Tiristorul (dispozitiv multijonctiune) - ridicarea caracteristicilor anodice ale tiristorului

Fisa de documentare 4.1. Tiristorul

Denumirea de tiristor provine de la numele unui tub electronic cu gaz numit tiratron (TIRatron transISTOR). Tiristorul este un dispozitiv multijonctiune cu o structura pnpn prevazuta cu electrod de comanda prin conectarea zonei p adiacente catodului (Fig. 4.1.1. a)

Fig. 4.1.1. Tiristorul

Electrodul de comanda, poarta, G (gate), anod si catod sunt cele trei terminale ale tiristorului simbolizat in Fig. 4.1.1.b.

Amorsarea tiristorului se realizeaza prin injectarea unui curent pe poarta, la o tensiune mai mica decat cea de autoamorsare sau la tensiunea de autoamorsare fara curent de poarta, mod utilizat foarte rar sau deloc.

Analiza fenomenelor fizice ce au loc la amorsarea tiristorului prin injectarea unui curent de poarta se poate face echivaland structura cu doua tranzistoare complementare, dupa cum se vede in schema echivalenta (Fig. 4.1.2)

Fig. 4.1.2 Schema echivalenta a unui tiristor

In functionare normala, tensiunea anodica trebuie sa fie mai mica decat tensiunea de autoaprindere U_BO. Pentru comutare directa se aplica un curent de poarta caruia ii corespunde o tensiune de aprindere U_A<U_BO.

In polarizare inversa, tiristorul se comporta ca o dioda pnpn, prin el trecand un curent mic, iar la tensiunea U_B are loc strapungerea tiristorului.

Pentru a bloca tiristorul trebuie micsorat curentul prin structura sub valoarea de mentinere I_H (HOLD) (tensiunea la borne scade si ea sub valoarea de mentinere U_H), deoarece dupa amorsare, poarta isi pierde rolul de electrod de comanda, in sensul ca nu poate actiona si pentru blocarea tiristorului, totusi acest rol va fi reluat dar numai dupa blocarea tiristorului.

Semnalul de comanda pentru amorsarea tiristorului poate fi atat semnal continuu cat si impulsuri de polaritate corespunzatoare. Comutarea directa si blocarea tiristorului au loc in timp finit, fiind legate de procese fizice de injectie si extractie de purtatori de sarcina. Timpul de comutare directa creste cu temperatura si cu curentul anodic, dar scade cand amplitudinea semnalului de comanda creste. Daca semnalul de comanda este un impuls, trebuie sa aiba o durata minima, timp de mentinere pe poarta, sub care comutarea nu are loc. Timpul de comutare inversa creste de asemenea cu temperatura si curentul anodic si scade cand amplitudinea semnalului de comutare creste. Astfel, pentru blocare este suficient sa micsoram tensiunea anodica sub valoarea de mentinere, dar timpul de comutare inversa scade daca inversam polaritatea tensiunii pe anod. Daca semnalul de blocare este un impuls, exista o durata minima a acestuia, numita timp de revenire pe poarta sub care blocarea nu are loc. In tiristoarele rapide timpii de comutare sunt de ordinul a cateva microsecunde, iar timpul de blocare este in general mai mare decat cel de comutare directa.

Cu ajutorul tiristorului pot fi controlate puteri mari, fiind utilizat frecvent in circuitele redresoare comandate si invertoare. Posibilitatea de control a momentului amorsarii determina un domeniu larg de aplicatii pentru acest dispozitiv care poate fi alimentat de la tensiuni de ordinul zecilor la tensiuni de ordinul sutelor de volti si corespunzator curentilor de ordinul sutelor de amperi.

Ridicarea caracteristicilor anodice ale tiristorului

Competenta: Identifica componentele electronice analogice

Verifica functionalitatea componentelor electronice analogice

Obiectivul/obiective vizate:

Dupa parcurgerea acestei activitati vei fi capabil sa:

colectezi datele numerice corespunzatoare activitatii planificate;

selectezi datele obtinute din masuratori sau alte surse;

inregistrezi datele;

ridici caracteristicile anodice ale tiristorului;

formulezi concluzii pe baza unei analize critice.

Durata: 50 min.

Tipul activitatii: experimentul

Sugestii: elevii se pot organiza in grupe de 3 – 4 elevi

Sarcina de lucru:

Reprezentati grafic caracteristicile anodice ale tiristorului.

Mod de lucru:

• Realizati montajul din Fig. 1.

Document online: Elaborarea dozajelor pentru mixturi asfaltice - stabilirea dozajului optim Eseu: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului?

Fig. 1. Montaj pentru ridicarea caracteristicilor anodice ale tiristorului

• Reglati sursa S₁ astfel incat curentul I_G = 0;
• Reglati sursa S₂ astfel incat curentul prin tiristor I_A sa ia valorile din Tab. 1;
• Masurati tensiunea U_AK pentru fiecare valoare a curentului I_A si completati Tab. 1;
• Reglati sursa S₁ astfel incat I_G sa ia toate valorile din Tab.1 si repetati pasii anteriori;
• Completati Tab.1.

Tab. 1. Datele experimentale pentru caracteristicile anodice ale tiristorului

• Reprezentati grafic pe o foaie caracteristicile anodice ale tiristorului.

Daca ati realizat cerinta, treceti la activitatea urmatoare, in caz contrar consultati fisa de documentare 4.1 si refaceti activitatea.

Tiristorul – dispozitiv multijonctiune

Competenta: Identifica componentele electronice analogice

Verifica functionalitatea componentelor electronice analogice

Obiectivul/obiective vizate:

Dupa parcurgerea acestei activitati vei fi capabil sa:

identifici tiristorul;

descrii principiul de functionare;

reprezinti caracteristicile tiristorului;

precizezi principalele utilizari ale tiristorului.

Durata: 15 min.

Tipul activitatii: harta tip panza de paianjen

Sugestii: elevii se vor imparti in grupe de 2 – 3 elevi

Sarcina de lucru:

Folosind diferite surse, obtineti informatii despre tiristor si organizati-le dupa modelul urmator:

Daca ati realizat cerinta, treceti la activitatea urmatoare, in caz contrar consultati fisa de documentare 4.1 si refaceti activitatea.

Identificarea tiristorului

Competenta: Identifica componentele electronice analogice

Verifica functionalitatea componentelor electronice analogice

Obiectivul/obiective vizate:

Dupa parcurgerea acestei activitati vei fi capabil sa:

identifici terminalele tiristorului;

identifici marimile specifice tiristorului.

Durata: 10 min.

Tipul activitatii: problematizare

Sugestii: elevii se vor imparti in grupe de 2-3 elevi sau pot lucra individual

Sarcina de lucru:

Pornind de la simbolul tiristorului reprezentat in figura, identificati terminalele acestuia si marimile specifice reprezentate.

Daca ati realizat cerinta, treceti la activitatea urmatoare, in caz contrar consultati fisa de documentare 4.1 si refaceti activitatea.

Functionarea tiristorului

Competenta: Verifica functionalitatea componentelor electronice analogice

Obiectivul/obiective vizate:

Dupa parcurgerea acestei activitati vei fi capabil sa:

identifici marimile caracteristice tiristorului;

explici functionarea tiristorului.

Durata: 15 min.

Tipul activitatii: studiu de caz

Sugestii: elevii se vor imparti in grupe de 2-3 elevi sau pot lucra individual

Sarcina de lucru:

In figura de mai jos sunt reprezentate caracteristicile curent tensiune ale tiristorului.

a.      precizati cum este initiata amorsarea;

b.      precizati cum se blocheaza tiristorul;

c.       precizati ce tipuri de semnale se folosesc pentru comanda.

Daca ati realizat cerinta, treceti la activitatea urmatoare, in caz contrar consultati fisa de documentare 4.1 si refaceti activitatea.