ทำไมอินเวอร์เตอร์สมัยใหม่ใช้ทรานซิสเตอร์ไม่ใช่ไทริสเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ของโครงสร้าง p-n-p-n และในความเป็นจริงเป็นชั้นพิเศษ ทรานซิสเตอร์สองขั้วอุปกรณ์การเปลี่ยนผ่านสี่ชั้นสาม (หรือมากกว่า) ที่มีการนำไฟฟ้ากระแสสลับ

อุปกรณ์ไทริสเตอร์ช่วยให้มันทำงานเหมือนไดโอดนั่นคือผ่านกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น

และก็เหมือนทรานซิสเตอร์ภาคสนาม ทรานซิสเตอร์ มีอิเล็กโทรดควบคุม ยิ่งไปกว่านั้นไทริสเตอร์ยังมีลักษณะเฉพาะ - โดยไม่ต้องฉีดพาหะของชนกลุ่มน้อยที่ทำงานผ่านขั้วไฟฟ้าควบคุมมันจะไม่เข้าสู่สถานะนำไฟฟ้านั่นคือมันจะไม่เปิด

ไทริสเตอร์แบบง่ายช่วยให้เราเข้าใจว่าขั้วไฟฟ้าควบคุมที่นี่คล้ายกับฐานของทรานซิสเตอร์สองขั้วอย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด ว่ามันเป็นไปได้ที่จะปลดล็อคไทริสเตอร์โดยใช้ฐานนี้ แต่มันไม่สามารถล็อคได้

ไทริสเตอร์เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ภาคสนามที่ทรงพลังสามารถเปลี่ยนกระแสที่สำคัญได้ ซึ่งแตกต่างจากทรานซิสเตอร์ภาคสนามผล, อำนาจ thyristor-switched สามารถวัดได้ในเมกะวัตต์ที่แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการสูง แต่ไทริสเตอร์มีข้อเสียเปรียบร้ายแรงข้อหนึ่งคือระยะเวลาปิดเครื่องสำคัญ

เพื่อล็อคไทริสเตอร์มันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะขัดจังหวะหรือลดความสำคัญของกระแสตรงเป็นเวลานานพอสมควรในระหว่างที่ผู้ให้บริการหลักในการทำงานไม่มีหลักคู่อิเล็กตรอน - รูจะมีเวลาที่จะรวมตัวกันหรือแก้ไข จนกว่ากระแสจะถูกขัดจังหวะไทริสเตอร์จะยังคงอยู่ในสถานะที่เป็นตัวนำนั่นคือมันจะยังคงทำงานเป็น ไดโอด.

วงจรสวิตชิ่งกระแสสลับ AC แบบไซน์ทำให้ thyristors มีโหมดการทำงานที่เหมาะสม - แรงดันไฟฟ้าไซน์แบบอคติจะเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้ามและไทริสเตอร์จะล็อคโดยอัตโนมัติ แต่เพื่อรักษาการทำงานของอุปกรณ์จำเป็นต้องใช้พัลส์ควบคุมการปลดล็อคกับอิเล็กโทรดควบคุมในแต่ละครึ่งรอบ

ในวงจรที่มีกำลังไฟ DC พวกเขาหันไปใช้วงจรเสริมอื่น ๆ ฟังก์ชั่นที่ใช้บังคับลดกระแสแอโนดของไทริสเตอร์และกลับสู่สถานะล็อค และเนื่องจากผู้ให้บริการชาร์จรวมตัวกันอีกครั้งเมื่อถูกล็อคความเร็วในการสลับไทริสเตอร์จะต่ำกว่าของทรานซิสเตอร์ภาคสนามที่ทรงพลังมาก

ถ้าเราเปรียบเทียบเวลาปิดไทริสเตอร์กับช่วงเวลาที่ปิดทรานซิสเตอร์ภาคสนามเสร็จสมบูรณ์ความแตกต่างจะสูงถึงหลายพันเท่า: ทรานซิสเตอร์ภาคสนามต้องใช้หลายนาโนวินาที (10-100 นาโนวินาที) เพื่อปิดและไทริสเตอร์จะต้องใช้เวลาหลายไมโครวินาที รู้สึกถึงความแตกต่าง

แน่นอนว่ามีการประยุกต์ใช้ไทริสเตอร์ซึ่งทรานซิสเตอร์ภาคสนามไม่ทนต่อการแข่งขันกับพวกเขา สำหรับไทริสเตอร์นั้นไม่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับพลังงานที่เปลี่ยนได้สูงสุดที่อนุญาต - นี่คือข้อดีของพวกเขา

ไทริสเตอร์ควบคุมเมกะวัตต์ของพลังงานในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในเครื่องเชื่อมอุตสาหกรรมพวกเขาสลับกระแสของแอมป์หลายร้อยกระแสและพวกเขายังควบคุมเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาดเมกะวัตต์แบบดั้งเดิมในโรงงานเหล็ก ที่นี่ทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กไม่สามารถใช้งานได้ในทุกทาง ในเครื่องแปลงพลังงานพัลส์ที่มีกำลังปานกลางนั้นทรานซิสเตอร์ที่ได้รับผลกระทบจากสนามจะได้รับชัยชนะ

ไทริสเตอร์ที่ปิดตัวนานดังที่อธิบายไว้ข้างต้นอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเปิดใช้งานมันต้องถอดแรงดันไฟฟ้าสะสมและเช่นทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์ใช้เวลา จำกัด ในการรวมตัวกันอีกครั้งหรือลบผู้ให้บริการชนกลุ่มน้อย

ปัญหาที่ทำให้ไทริสเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกตินี้มีความสัมพันธ์กับการไม่สามารถเปลี่ยนด้วยความเร็วสูงเป็นหลักเนื่องจากทรานซิสเตอร์ภาคสนามสามารถทำได้และแม้กระทั่งก่อนที่แรงดันไฟฟ้าสะสมจะถูกนำไปใช้กับไทริสเตอร์จะต้องปิดไทริสเตอร์มิฉะนั้นการสูญเสียพลังงานสลับจะหลีกเลี่ยงไม่ได้สารกึ่งตัวนำจะร้อนเกินไป

กล่าวอีกนัยหนึ่งการ จำกัด dU / dt จำกัด ประสิทธิภาพ พล็อตของการกระจายพลังงานเป็นฟังก์ชั่นของกระแสและตรงเวลาแสดงให้เห็นถึงปัญหานี้ อุณหภูมิสูงภายในคริสตัลไทริสเตอร์ไม่เพียงทำให้เกิดสัญญาณเตือนที่ผิดพลาดเท่านั้น แต่ยังรบกวนการสลับ

ในอินเวอร์เตอร์เรโซแนนซ์บนไทริสเตอร์ปัญหาการล็อคจะแก้ไขได้ด้วยตัวเองโดยที่กระแสของขั้วตรงกันข้ามนำไปสู่การล็อคไทริสเตอร์หากว่าการเปิดรับแสงค่อนข้างนาน

สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบหลักของทรานซิสเตอร์ภาคสนามที่มีต่อทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ภาคสนามมีความสามารถในการทำงานที่ความถี่หลายร้อยกิโลเฮิร์ตซ์และการควบคุมในวันนี้ไม่เป็นปัญหา

ไทริสเตอร์จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่ความถี่สูงถึง 40 กิโลเฮิร์ตซ์ใกล้ถึง 20 กิโลเฮิร์ตซ์ ซึ่งหมายความว่าหากมีการใช้ไทริสเตอร์ในอินเวอร์เตอร์ยุคใหม่อุปกรณ์ที่มีกำลังแรงมากพอพูดได้ว่า 5 กิโลวัตต์จะยุ่งยากมาก

ในแง่นี้ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าทำให้อินเวอร์เตอร์มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเนื่องจากขนาดและน้ำหนักที่เล็กลงของแกนของหม้อแปลงไฟฟ้าและโช้ก

ยิ่งความถี่สูงขนาดของหม้อแปลงและโช้กที่ต้องมีขนาดเล็กลงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานที่เหมือนกันทุกคนที่คุ้นเคยกับวงจรของพัลส์คอนเวอร์เตอร์ปัจจุบัน

แน่นอนในบางแอพพลิเคชั่นไทริสเตอร์มีประโยชน์มากเช่น ปรับหรี่ไฟเพื่อปรับความสว่างของแสงทำงานที่ความถี่เครือข่าย 50 เฮิร์ตซ์ไม่ว่าในกรณีใดมันจะทำกำไรได้มากกว่าในการผลิตไทริสเตอร์ซึ่งมีราคาถูกกว่าถ้าใช้ทรานซิสเตอร์ภาคสนาม

และในค่ะ อินเวอร์เตอร์เชื่อมตัวอย่างเช่นมีผลกำไรมากขึ้นในการใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟ็กต์ฟิลด์เนื่องจากความง่ายในการควบคุมการสลับและความเร็วสูงของการสลับนี้ โดยวิธีการเมื่อเปลี่ยนจากไทริสเตอร์ไปยังวงจรทรานซิสเตอร์แม้ว่าจะมีราคาสูงในช่วงหลังส่วนประกอบที่มีราคาแพงที่ไม่จำเป็นจะถูกแยกออกจากอุปกรณ์