- 사이리스터는 MOSFET과 어떻게 다릅니 까?
- 사이리스터는 트랜지스터와 어떻게 다릅니 까?
- 사이리스터 또는 SCR의 VI 특성
- SCR 또는 사이리스터의 트리거링 방법
- 순방향 전압 트리거링 :
- 게이트 트리거링 :
- dv / dt 트리거링 :
- 온도 트리거링 :
- 라이트 트리거 :
일반적으로 사이리스터는 트랜지스터와 유사한 스위칭 장치이기도합니다. 이미 논의했듯이 트랜지스터는 세상을 바꾼 작은 전자 부품입니다. 오늘날 우리는 TV, 모바일, 랩톱, 계산기, 이어폰 등과 같은 모든 전자 장치에서 찾을 수 있습니다. 그것들은 적응력이 있고 다재다능하지만 그것이 의미하는 것은 아닙니다. 모든 애플리케이션에서 사용할 수 있으며 증폭 및 스위칭 장치로 사용할 수 있지만 더 높은 전류를 처리 할 수 없으며 트랜지스터는 지속적인 스위칭 전류를 필요로합니다. 따라서 이러한 모든 문제와 이러한 문제를 극복하기 위해 사이리스터를 사용합니다.
일반적으로 SCR과 Thyristor 는 같은 의미로 사용되지만 SCR은 일종의 사이리스터입니다. 사이리스터에는 다양한 유형의 스위치가 포함되어 있으며 그중 일부는 SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF), IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) 등입니다. 그러나 SCR은 가장 널리 사용되는 장치이므로 Thyristor라는 단어는 SCR과 동의어입니다. 간단히 말해서 SCR은 일종의 사이리스터 입니다.
SCR 또는 Thyristor 는 4 층, 3 접합 반도체 스위칭 장치입니다. 이 갖는 세 단자 애노드, 캐소드 및 게이트. 사이리스터는 또한 다이오드와 같은 단방향 장치이므로 한 방향으로 만 전류가 흐릅니다. 그것은 4 개의 층으로 이루어진 3 개의 PN 접합으로 직렬로 구성됩니다. 이 터미널에 작은 전압을 제공하여 SCR을 트리거하는 데 사용되는 게이트 터미널은 SCR을 켜는 게이트 트리거링 방법이라고도합니다.
사이리스터는 MOSFET과 어떻게 다릅니 까?
사이리스터와 MOSFET은 모두 전기 스위치이며 가장 일반적으로 사용됩니다. 둘 다의 기본적인 차이점은 MOSFET 스위치는 전압 제어 장치이며 DC 전류 만 전환 할 수있는 반면 사이리스터 스위치는 전류 제어 장치이며 DC 및 AC 전류를 모두 전환 할 수 있다는 것입니다.
사이리스터와 MOSFET 사이 에는 더 많은 차이점이 표에 나와 있습니다.
| 특성 | 사이리스터 | MOSFET |
| 열 도망 | 예 | 아니 |
| 온도 감도 | 적게 | 높은 |
| 유형 | 고전압 고전류 장치 | 고전압 중전 류 장치 |
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끄기 |
별도의 스위칭 회로가 필요합니다. |
필요하지 않음 |
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켜기 |
단일 펄스 필요 |
전원을 켜고 끌 때를 제외하고는 지속적인 공급이 필요하지 않습니다. |
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스위칭 속도 |
낮은 |
높은 |
|
저항성 입력 임피던스 |
낮은 |
높은 |
|
통제 |
현재 제어 장치 |
전압 제어 장치 |
사이리스터는 트랜지스터와 어떻게 다릅니 까?
사이리스터와 트랜지스터는 모두 전기 스위치이지만 사이리스터의 전력 처리 용량은 트랜지스터보다 훨씬 낫습니다. 높은 등급의 사이리스터 (킬로와트 단위)를 가지기 때문에 트랜지스터 전력 범위는 와트 단위로 표시됩니다. 사이리스터는 분석에서 닫힌 쌍의 트랜지스터로 간주됩니다. 트랜지스터와 사이리스터의 주요 차이점은 트랜지스터는 ON 상태를 유지하기 위해 지속적인 스위칭 공급이 필요하지만 사이리스터의 경우 한 번만 트리거하면 ON 상태로 유지된다는 것입니다. 한 번 트리거하고 영원히 ON 상태를 유지해야하는 경보 회로와 같은 애플리케이션의 경우 트랜지스터를 사용할 수 없습니다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 Thyristor를 사용합니다.
사이리스터와 트랜지스터 사이 에는 더 많은 차이점이 표에 나와 있습니다.
|
특성 |
사이리스터 |
트랜지스터 |
|
층 |
4 개의 층 |
3 개의 층 |
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터미널 |
양극, 음극 및 게이트 |
이미 터, 수집기 및베이스 |
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전압 및 전류에 대한 작동 |
더 높은 |
사이리스터보다 낮음 |
|
켜기 |
켜려면 게이트 펄스가 필요했습니다. |
제어 전류의 지속적인 공급 필요 |
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내부 전력 손실 |
트랜지스터보다 낮음 |
더 높은 |
사이리스터 또는 SCR의 VI 특성
Thyristor VI 특성을 얻기위한 기본 회로는 다음과 같습니다. Thyristor의 양극과 음극은 부하를 통해 주 전원에 연결됩니다. 사이리스터의 게이트와 음극은 게이트에서 음극으로 게이트 전류를 제공하는 데 사용되는 소스 E에서 공급됩니다.
특성 다이어그램에 따라 SCR에는 역방향 차단 모드, 순방향 차단 모드 및 순방향 전도 모드의 세 가지 기본 모드가 있습니다.
역방향 차단 모드:
이 모드에서 음극은 스위치 S가 열린 상태에서 양극에 대해 양극이됩니다. 접합 J1 및 J3은 역방향 바이어스이고 J2는 순방향 바이어스입니다. 사이리스터에 역 전압이 적용되면 (V BR 미만이어야 함) 장치는 역방향으로 높은 임피던스를 제공합니다. 따라서 사이리스터는 역 차단 모드에서 개방 스위치로 취급됩니다. V BR 은 전압이 V BR을 초과하면 사이리스터 손상을 일으킬 수 있는 눈사태가 발생하는 역 항복 전압 입니다.
포워드 차단 모드:
게이트 스위치가 열린 상태에서 양극이 음극에 대해 양극이 될 때. 사이리스터는 순방향 바이어스, J1 및 J3 접합은 순방향 바이어스, J2는 그림에서 볼 수 있듯이 역방향 바이어스라고합니다. 이 모드에서는 순방향 누설 전류가 작고 SCR을 트리거하기에 충분하지 않기 때문에 순방향 누설 전류라고하는 작은 전류가 흐릅니다. 따라서 SCR은 순방향 차단 모드에서도 개방 스위치로 취급됩니다.
순방향 전도 모드:
게이트 회로가 열린 상태로 순방향 전압이 증가함에 따라 접합 J2에서 애벌랜치가 발생하고 SCR이 전도 모드가됩니다. 게이트와 음극 사이에 양의 게이트 펄스를 제공하거나 사이리스터의 양극과 음극에 순방향 브레이크 오버 전압을 제공하여 언제든지 SCR을 켤 수 있습니다.
SCR 또는 사이리스터의 트리거링 방법
SCR을 트리거하는 방법은 다음과 같습니다.
- 순방향 전압 트리거링
- 게이트 트리거링
- dv / dt 트리거링
- 온도 트리거링
- 라이트 트리거링
순방향 전압 트리거링:
양극과 음극 사이에 순방향 전압을 적용하여 게이트 회로를 개방 상태로 유지하면 접합 J2가 역 바이어스됩니다. 결과적으로 공 핍층의 형성은 J2에서 발생합니다. 순방향 전압이 증가하면 공 핍층이 사라지고 J2는 Avalanche Breakdown 이 있다고합니다. 따라서 사이리스터는 전도 상태가됩니다. 눈사태가 발생하는 전압을 순방향 브레이크 오버 전압 V BO 라고합니다.
게이트 트리거링:
사이리스터 또는 SCR을 켜는 가장 일반적이고 안정적이며 효율적인 방법 중 하나입니다. 게이트 트리거링에서 SCR을 켜기 위해 게이트와 캐소드 사이에 양의 전압이 적용되어 게이트 전류가 발생하고 전하가 내부 P 층으로 주입되고 순방향 브레이크 오버가 발생합니다. 게이트 전류가 높을수록 순방향 브레이크 오버 전압이 낮아집니다.
그림과 같이 SCR에는 세 개의 접합이 있습니다. 게이트 트리거링 방법을 사용하면 접합 J2에 적용된 게이트 펄스가 끊어지면 접합 J1과 J2가 순방향 바이어스되거나 SCR이 전도 상태가됩니다. 따라서 전류가 양극을 통해 음극으로 흐를 수 있습니다.
두 트랜지스터 모델에 따라 양극이 음극에 대해 양극으로 만들어 질 때. 전류는 게이트 핀이 트리거 될 때까지 양극을 통해 음극으로 흐르지 않습니다. 전류가 게이트 핀으로 흐르면 하부 트랜지스터가 켜집니다. 하부 트랜지스터가 전도됨에 따라 상부 트랜지스터가 켜집니다. 이것은 일종의 내부 포지티브 피드백이므로 게이트에서 펄스를 한 번 제공함으로써 사이리스터가 ON 상태를 유지하도록했습니다. 두 트랜지스터가 모두 켜지면 전류가 양극을 통해 음극으로 전도되기 시작합니다. 이 상태는 순방향 전도로 알려져 있으며 트랜지스터가 "래치"되거나 영구적으로 ON 상태를 유지하는 방법입니다. SCR을 끄려면 게이트 전류를 제거하는 것만으로 SCR을 끌 수 없습니다.이 상태에서 사이리스터는 게이트 전류와 무관합니다. 따라서 OFF를 위해서는 스위치 OFF 회로를 만들어야합니다.
dv / dt 트리거링:
역 바이어스 접합에서 J2는 접합에 전하가 존재하기 때문에 커패시터와 같은 특성을 얻습니다. 즉, 접합 J2가 커패시턴스처럼 동작합니다. 순방향 전압이 갑자기 가해지면 접합 커패시턴스 Cj를 통한 충전 전류가 SCR을 켜게합니다.
충전 전류 i C 는 다음과 같이 주어진다.
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (여기서 Va는 순방향 전압이 접합 J2에 나타남) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) 접합 커패시턴스가 거의 일정 함, dCj / dt는 0이면 i C = Cj dVa / dt
따라서 순방향 전압 dVa / dt의 상승률이 높으면 충전 전류 i C 가 더 커질 것입니다. 여기서 충전 전류는 게이트 신호가 0이더라도 SCR을 켜는 게이트 전류의 역할을합니다.
온도 트리거링:
사이리스터가 순방향 차단 모드에있을 때, 적용된 전압의 대부분은 접합 J2를 통해 수집되며,이 전압은 일부 누설 전류와 관련이 있습니다. 접합 J2의 온도를 증가시킵니다. 따라서 온도가 상승하면 공 핍층이 감소하고 일부 고온 (안전 한계 이내)에서 공 핍층이 파손되고 SCR이 ON 상태로 전환됩니다.
라이트 트리거:
빛으로 SCR을 트리거하기 위해 아래 그림과 같이 홈 (또는 속이 빈)이 내부 p- 층으로 만들어집니다. 특정 파장의 광선은 조사를 위해 광섬유에 의해 지향됩니다. 빛의 세기가 일정 값을 초과하면 SCR이 ON됩니다. 이러한 유형의 SCR은 LASCR (Light Activated SCR)이라고합니다. 때때로 이러한 SCR은 광원과 게이트 신호를 함께 사용하여 트리거되었습니다. SCR을 켜려면 높은 게이트 전류와 낮은 광도가 필요합니다.
LASCR 또는 Light triggered SCR은 HVDC (고전압 직류) 전송 시스템에 사용됩니다.
