サイリスタ モジュールは、マルチメータを使用してサイリスタの 3 つの電極を区別します。
Silicon Controlled Rectifier、SCR は 1950 年代に登場して以来、大規模なファミリーに発展しました。その主なメンバーには、単方向サイリスタ、双方向サイリスタ、光制御サイリスタ、逆導通サイリスタ、ターンオフ サイリスタ、高速サイリスタなどが含まれます。待って。 今日では誰もが単方向サイリスタを使用しています。これは人々が通常のサイリスタと呼ぶものです。 これは、3 つの PN 接合と 3 つの外部電極を備えた 4 つの半導体材料層で構成されています。P 型半導体の最初の層から引き出された電極はアノード A と呼ばれます。P 型半導体の 3 番目の層から引き出された電極はアノード A と呼ばれます。を制御電極 G と呼び、N 型半導体の 4 層目から引き出された電極をカソード K と呼びます。サイリスタの回路記号から、ダイオードと同様の一方向性導電素子であることがわかります。追加の制御電極 G があり、ダイオードとは完全に異なる動作特性を持っています。
サイリスタの 3 つの電極はマルチメータで区別できます。
通常のサイリスタの3つの電極は、マルチメータのR×100ギアで測定できます。 ご存知のとおり、サイリスタ G と K の間には pN 接合があり (図 2(a))、ダイオードに相当します。G が正極、K が負極です。 したがって、ダイオードのテスト方法に従って、3 つの極のうちの 2 つを見つけます。 1 つの極の順方向と逆方向の抵抗を測定します。抵抗は小さく、マルチメーターの黒いペンは制御極 G に接続され、赤いペンは陰極 K に接続され、残りの 1 つは陽極 A です。テストするにはサイリスタが良いか悪いかに関係なく、先ほど示したティーチングボード回路を使用できます (図 3)。 電源SBを接続すると、電球が光れば良品、光らなければ不良となります。
シリコン制御整流器の 3 つの極を識別する方法
サイリスタの 3 つの極を識別する方法は非常に簡単です。 pN接合の原理により、マルチメータを使用して3極間の抵抗値を測定するだけです。
アノードとカソード間の順方向抵抗と逆方向抵抗は数十万オーム以上、アノードと制御電極間の順方向抵抗と逆方向抵抗は数十万オーム以上です（それらの間には 2 つの pN 接合があり、と方向は逆なので、アノードと制御極のプラス方向とマイナス方向は接続されません）。
制御電極とカソードの間にはpN接合があるため、順方向抵抗は数オームから数百オームの範囲にあり、逆方向抵抗は順方向抵抗よりも大きくなります。 しかし、制御極ダイオードの特性は理想的ではありません。 逆方向は完全に遮断されず、比較的大きな電流が流れる可能性があります。 したがって、測定された制御極逆抵抗が比較的小さい場合がありますが、これは制御極特性が良好ではないことを意味するものではありません。 。 さらに、制御極の順方向抵抗と逆方向抵抗を測定する場合は、電圧が高すぎるときに制御極が逆方向に破壊されるのを防ぐために、マルチメータを R*10 または R*1 ブロックに配置する必要があります。
コンポーネントのカソードとアノードが短絡している、またはアノードと制御極が短絡している、または制御極とカソードが逆に短絡している、または制御極と制御極が短絡していることが測定された場合カソードが開回路になっている場合は、コンポーネントが損傷していることを意味します。
サイリスタは、シリコン制御整流素子の略称で、3 つの pN 接合の 4 層構造を持つ高出力半導体デバイスです。 実際、サイリスタの機能は整流であるだけでなく、回路を素早くオンまたはオフにし、直流から交流への反転を実現し、単一周波数の交流を変更する非スイッチとしても使用できます。 SCR は、他の半導体デバイスと同様に、小型、高効率、良好な安定性、および信頼性の高い動作という利点があります。 その登場により、半導体技術は弱電の分野から強電の分野へと移り、産業、農業、輸送、軍事科学研究、さらには民生用の電気機器にも盛んに使用される部品となっています。
サイリスタの構造と特徴
サイリスタには、アノード (A)、カソード (C)、ゲート (G) という 3 つの電極があります。 p型導体とn型導体を重ねた4層構造のダイを持ち、pN接合は合計3つあります。 その構造図と記号。
サイリスタは、pN 接合が 1 つだけあるシリコン整流ダイオードとは構造が大きく異なります。 4層構造のサイリスタと制御極のリファレンスにより、「大を小で制する」優れた制御特性の基礎を築きました。 シリコン制御整流器を使用する場合、小さな電流または電圧が制御極に印加される限り、大きなアノード電流または電圧を制御できます。 現在、数百アンペアから数千アンペアの電流容量を有するサイリスタ素子が製造されている。 一般に、5 アンペア未満のサイリスタは低出力サイリスタと呼ばれ、50 アンペアを超えるサイリスタは高出力サイリスタと呼ばれます。
なぜサイリスタには「大を小で制する」という制御性があるのでしょうか？ 以下では、チャート-27を使用して、サイリスタの動作原理を簡単に分析します。
まず、カソードから1層目、2層目、3層目はNpN型トランジスタ、2層目、3層目、4層目はpNp型トランジスタとなっていることがわかります。 このうち、2 層目と 3 層目は 2 本の重なり合ったチューブで共有されます。 このようにして、チャート-27(C)の等価回路図を描いて解析することができます。 アノード・カソード間に順方向電圧Eaを印加し、制御電極GとカソードC間（BG1のベース・エミッタに相当）に正のトリガ信号が入力されると、BG1はベース電流Ib1を発生します。増幅されると、BG1 のコレクタ電流 IC1 は 1 倍になります。 BG1のコレクタはBG2のベースに接続されているため、IC1はBG2のベース電流Ib2となります。 BG2はコレクタ電流IC2をIb2(Ib1)より2倍増幅し、BG1のベースに送り返して増幅します。 このサイクルは、BG1 と BG2 が完全にオンになるまで増幅されます。 実際、このプロセスは「トリガーオンザフライ」プロセスです。 サイリスタの場合、トリガー信号が制御電極に加えられ、サイリスタは直ちにオンになります。 導通時間は主にサイリスタの性能によって決まります。 サイリスタがトリガーされてオンになると、循環フィードバックにより、BG1 のベースに流れる電流は初期の Ib1 だけでなく、BG1 と BG2 によって増幅された電流 (1*2*Ib1) になります。 Ib1 よりも、BG1 を継続的にオンにしておくのに十分です。 このとき、トリガ信号が消えてもサイリスタはオンしたままになります。 電源 Ea が遮断されるか、Ea が低下し、BG1 と BG2 のコレクタ電流が導通を維持するための最小値を下回る場合にのみ、サイリスタをオフにすることができます。 もちろん、Ea の極性を逆にすると、逆電圧により BG1 と BG2 はカットオフ状態になります。 このとき、トリガ信号が入力されてもサイリスタは動作しません。 逆に、トリガ信号がマイナスの状態では、Ea がプラス方向に接続されるため、サイリスタはオンできません。 また、トリガ信号が加えられず、プラスアノード電圧がある値を超えるとサイリスタもオンしますが、これはすでに異常な動作状況です。
サイリスタは、トリガ信号（小さなトリガ電流）によって導通（サイリスタに大きな電流が流れる）を制御するという制御可能な特性が、通常のシリコン整流ダイオードと異なる重要な特徴です。
回路におけるサイリスタの主な用途
通常のサイリスタの最も基本的な用途は制御整流です。 よく知られているダイオード整流回路は制御不能な整流回路に属します。 ダイオードをサイリスタに置き換えると、制御可能な整流回路、インバータ、速度調整、モータ励磁、無接点スイッチ、自動制御を構成できます。 ここで、最も単純な単相半波制御可能な整流回路を描きます [図 4(a)]。 正弦波交流電圧 U2 の正の半サイクル中に、VS の制御極にトリガ パルス Ug が入力されない場合、VS をオンにすることはできません。 U2 が正の半サイクルにあり、トリガ パルス Ug が制御極に印加された場合にのみ、サイリスタがトリガされて導通します。 さて、その波形図[図4(c)、(d)]を描くと、トリガパルスUgが到着したときのみ、負荷RLに電圧ULが出力されることがわかります(波形図の斜線部分)。 。 Ug が早く到着すると、サイリスタが早くオンになります。 Ug が遅れて到着すると、サイリスタは後でオンになります。 トリガパルスUgの制御極への到達時間を変えることで、負荷にかかる出力電圧の平均値UL（斜線部分の面積）を調整できます。 電気技術では、交流の半周期が 180 度に設定されることが多く、これを電気角と呼びます。 このように、U2 の正の半サイクルごとに、ゼロ値からトリガー パルスが到着する瞬間までの電気角は制御角と呼ばれます。 サイリスタが正の半サイクルごとにオンになる電気角は、導通角 θ と呼ばれます。 明らかに、 と θ の両方は、順方向電圧の半サイクルにおけるサイリスタのターンオンまたはブロック範囲を表すために使用されます。 制御角または導通角θを変化させることにより、負荷にかかるパルス直流電圧の平均値ULが変化し、制御可能な整流が実現されます。
