Tristör amplifikatör olarak neden çalışmıyor?

Tristörler, doğrusal amplifikasyon yeteneklerinden ziyade doğal anahtarlama özelliklerinden dolayı tipik olarak amplifikatör olarak kullanılmaz. Küçük sinyalleri doğrusal olarak yükseltebilen transistörlerin aksine, tristörler öncelikle “açık” veya “kapalı” durumda çalıştıkları uygulamaları değiştirmek için tasarlanmıştır. Çalışmaları, iletimi başlatmak için geçidin tetiklenmesiyle kontrol edilir ve bir kez açıldıklarında, içlerinden geçen akım belirli bir eşiğin altına düşene veya aralarındaki voltaj tersine dönene kadar iletken kalırlar. Bu ikili anahtarlama davranışı, tristörleri, giriş sinyaliyle orantılı olarak iletkenliklerini modüle edebilen transistörlerle aynı şekilde sinyalleri yükseltmek için uygunsuz hale getirir.

Tristörler, özellikle Silikon Kontrollü Doğrultucular (SCR’ler), çeşitli nedenlerden dolayı invertör uygulamalarında yaygın olarak tercih edilmemektedir. İlk olarak, SCR’ler akımı yalnızca tek yönde iletebilir, bu da onları invertörlerde gerekli olan çift yönlü AC voltaj dönüşümünden ziyade öncelikli olarak düzeltmeye uygun hale getirir. Ek olarak, SCR’lerin “mandallama” adı verilen bir özelliği vardır; burada bir kez açıldıklarında, içlerinden geçen akım bir tutma akımı seviyesinin altına düşene veya AC voltajı polariteyi tersine çevirene kadar iletime devam ederler. Bu kilitleme davranışı, anahtarlama ve çift yönlü akım akışı üzerinde hassas kontrolün DC’yi AC gücüne verimli bir şekilde dönüştürmek için gerekli olduğu invertörler için ideal değildir.

Tristörlerle ilgili çeşitli dezavantajlar vardır. En büyük dezavantajlardan biri, iletime tetiklendikten sonra kendiliğinden kapanamamalarıdır. Baz akımı kontrol ederek kapatılabilen transistörlerin aksine, tristörlerin kapanması için harici araçlara (akımı tutma akımı seviyesinin altına düşürmek veya voltaj polaritesini tersine çevirmek gibi) ihtiyaç vardır. Bu özellik, hızlı anahtarlama veya güç dağıtımı üzerinde hassas kontrol gerektiren devrelerdeki uygulamalarını sınırlar. Ek olarak, tristörler aşırı akım koşullarına veya yetersiz ısı dağıtımına maruz kaldıklarında aşırı ısınmaya ve arızalanmaya karşı hassas olabilirler. Anahtarlama hızları da MOSFET’ler veya IGBT’ler gibi modern yarı iletken cihazlarla karşılaştırıldığında daha yavaştır ve bu da yüksek frekanslı anahtarlama uygulamalarında kullanımlarını sınırlar.

Tristör arızası, cihazın değerlerini aşan aşırı gerilim veya aşırı akım koşulları, termal kaçaklara neden olan yetersiz ısı dağılımı veya düzensiz çalışmaya neden olan uygunsuz tetikleme sinyalleri gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir. Aşırı akım koşulları termal strese neden olabilir ve bu da tristörün kalıcı hasar görmesine veya tahrip olmasına neden olabilir. Benzer şekilde, tristörün voltaj değerinin ötesindeki voltaj yükselmeleri veya geçici akımlar, yarı iletken bağlantıların bozulmasına veya delinmesine neden olabilir. Geçit darbesinin yanlış zamanlaması veya genliği gibi uygun olmayan tetikleme sinyalleri, güvenilmez anahtarlamaya veya eksik açılmaya neden olarak devrede verimsizliklere veya arızalara yol açabilir.

Bir tristör türü olan Silikon Kontrollü Doğrultucular (SCR’ler), akım akışını çift yönlü olarak kontrol edememeleri ve açıldıktan sonra kilitleme davranışları nedeniyle genellikle invertör uygulamaları için uygun değildir. İnvertörler, doğru akım kaynağından alternatif akım üretmek için açık ve kapalı durumları arasında hızla geçiş yapabilen yarı iletken cihazlara ihtiyaç duyar. İletim için tetiklendikten sonra SCR’ler, içlerinden geçen akım belirli bir seviyenin altına düşene veya voltaj polaritesi tersine dönene kadar iletime devam eder, bu da onları anahtarlama ve çift yönlü akım akışı üzerinde hassas kontrol gerektiren invertör devreleri için kullanışsız hale getirir. MOSFET’ler (Metal-Oksit-Yarı İletken Alan Etkili Transistörler) veya IGBT’ler (Yalıtımlı Geçit Bipolar Transistörler) gibi yarı iletken cihazlar, AC gücünde daha yüksek verimlilik ve güvenilirliğe katkıda bulunan, çift yönlü geçiş yapma yetenekleri ve daha yüksek anahtarlama hızları nedeniyle tercih edilen invertör anahtarlarıdır. dönüşüm uygulamaları.