Dlaczego tyrystor jako wzmacniacz nie działa?

Tyrystory nie są zwykle używane jako wzmacniacze ze względu na ich nieodłączną charakterystykę przełączania, a nie możliwości wzmocnienia liniowego. W przeciwieństwie do tranzystorów, które mogą liniowo wzmacniać małe sygnały, tyrystory są przeznaczone głównie do zastosowań przełączających, gdzie działają w stanie „włączonym” lub „wyłączonym”.

Ich działanie jest kontrolowane poprzez wyzwalanie bramki w celu zainicjowania przewodzenia, a po włączeniu pozostają przewodzące, dopóki przepływający przez nie prąd nie spadnie poniżej określonego progu lub do momentu odwrócenia się napięcia na nich.

To binarne zachowanie przełączania sprawia, że ​​tyrystory nie nadają się do wzmacniania sygnałów w taki sam sposób jak tranzystory, które mogą modulować swoją przewodność proporcjonalnie do sygnału wejściowego.

Tyrystory, zwłaszcza prostowniki sterowane krzemem (SCR), nie są powszechnie preferowane w zastosowaniach inwerterowych z kilku powodów. Po pierwsze, tyrystory SCR mogą przewodzić prąd tylko w jednym kierunku, co czyni je odpowiednimi przede wszystkim do prostowania, a nie do dwukierunkowej konwersji napięcia prądu przemiennego wymaganej w falownikach.

Dodatkowo tyrystory SCR mają cechę zwaną „zatrzaskiem”, która po włączeniu przewodzi dalej, dopóki przepływający przez nie prąd nie spadnie poniżej poziomu prądu trzymania lub napięcie prądu przemiennego nie odwróci polaryzacji. To zachowanie zatrzaskowe nie jest idealne w przypadku falowników, gdzie precyzyjna kontrola przełączania i dwukierunkowego przepływu prądu jest niezbędna do wydajnej konwersji prądu stałego na prąd przemienny.

Z tyrystorami wiąże się kilka wad.

Jedną z głównych wad jest ich niemożność samodzielnego wyłączenia po uruchomieniu przewodzenia. W przeciwieństwie do tranzystorów, które można wyłączyć poprzez kontrolowanie prądu bazy, tyrystory wymagają środków zewnętrznych (takich jak zmniejszenie prądu poniżej poziomu prądu podtrzymania lub odwrócenie polaryzacji napięcia), aby się wyłączyć. Ta cecha ogranicza ich zastosowanie w obwodach wymagających szybkiego przełączania lub precyzyjnej kontroli dostarczania mocy.

Dodatkowo tyrystory mogą być podatne na przegrzanie i awarię, jeśli zostaną poddane warunkom przetężenia lub niewystarczającemu rozpraszaniu ciepła.

Ich prędkość przełączania jest również mniejsza w porównaniu z nowoczesnymi urządzeniami półprzewodnikowymi, takimi jak tranzystory MOSFET lub IGBT, co ogranicza ich zastosowanie w zastosowaniach przełączania wysokiej częstotliwości.

Awaria tyrystora może być spowodowana kilkoma czynnikami, w tym stanami przepięcia lub przetężenia przekraczającymi wartości znamionowe urządzenia, niewystarczającym rozpraszaniem ciepła prowadzącym do niestabilności termicznej lub niewłaściwymi sygnałami wyzwalającymi powodującymi błędne działanie.

Warunki przetężenia mogą powodować naprężenia termiczne, prowadzące do trwałego uszkodzenia lub zniszczenia tyrystora. Podobnie skoki napięcia lub stany nieustalone przekraczające napięcie znamionowe tyrystora mogą spowodować awarię lub przebicie złącz półprzewodnikowych.

Niewłaściwe sygnały wyzwalające, takie jak nieprawidłowy czas lub amplituda impulsu bramki, mogą skutkować niepewnym przełączaniem lub niepełnym włączeniem, co prowadzi do nieefektywności lub nieprawidłowego działania obwodu.

Prostowniki sterowane krzemem (SCR), rodzaj tyrystorów, generalnie nie nadają się do zastosowań w falownikach ze względu na ich brak możliwości dwukierunkowego sterowania przepływem prądu i ich zachowanie zatrzaskowe po włączeniu.

Falowniki wymagają urządzeń półprzewodnikowych zdolnych do szybkiego przełączania między stanami włączenia i wyłączenia w celu generowania prądu przemiennego ze źródła prądu stałego. Tyrystory SCR, po uruchomieniu, przewodzą dalej, dopóki przepływający przez nie prąd nie spadnie poniżej pewnego poziomu lub nie odwróci się polaryzacja napięcia, co czyni je niepraktycznymi w obwodach falownika, które wymagają precyzyjnej kontroli przełączania i dwukierunkowego przepływu prądu.

Urządzenia półprzewodnikowe, takie jak MOSFET (tranzystory polowe z metalicznym tlenkiem i półprzewodnikami) lub IGBT (tranzystory bipolarne z izolowaną bramką) są preferowanymi przełącznikami inwertera ze względu na ich zdolność do dwukierunkowego przełączania i większą prędkość przełączania, co przyczynia się do wyższej wydajności i niezawodności zasilania prądem przemiennym aplikacje do konwersji.

Recent Updates