Перші промислові зразки тиристорів з'явились наприкінці 50-х років XX ст. На сьогодні ці прилади широко використовуються. Переваги тиристорів такі: малі маса та габарити, тривалий строк служби, високий ККД, мала чутливість до вібрацій та механічних перевантажень, здатність працювати при низьких (прямих) та високих (зворотних) напругах, а також за дуже великих струмів, що досягають сотні ампер. На рис. 10.15 зображено загальний вигляд різних типів тиристорів.

Основна властивість тиристора, що забезпечує його найрізноманітніше застосування в електроавтоматиці, електроніці, енергетиці, - це здатність перебувати у двох стійких станах: закритому та відкритому. У закритому стані опір тиристора становить десятки мільйонів Ом, і він практично не пропускає струм при напругах до тисячі вольт; у відкритому - опір тиристора незначний. Падіння напруги на ньому близько 1 В при струмах у десятки та сотні ампер. Перехід тиристора з одного стану в інший відбувається за дуже короткий час, стрибкоподібно.

Тиристор, як правило, має три виводи. Один керуючий і два, через які проходить струм. У разі подачі напруги на керуючий вивід комутується ланцюг через анод - катод. Тобто його можна порівняти з транзистором. Тільки з тією різницею, що у транзистора величина струму, що пропускається, залежить від поданої на керуючий вивід величини напруги. А тиристор або повністю відкритий, або повністю закритий.

Зовнішній вигляд тиристора залежить від дати його виробництва. Елементи часів Радянського Союзу - металеві, з трьома виводами. Два види тиристорів -сучасні і радянські - зображено на рис. 10.16.

Сучасні тиристори - це невелика пластикова деталь прямокутної форми із металевою пластиною зверху і трьома виводами («ніжками») знизу. У сучасному варіанті є одна незручність: треба дивитися в описі, який із виводів анод, який - катод і де керуючий електрод. Як правило, перший - анод, потім катод і крайній правий - це електрод.

За принципом дії тиристор можна ще порівняти з діодом. Пропускати струм він буде в одному напрямку - від анода до катода, але відбуватися це буде тільки в стані «відкрито». На схемах тиристор схожий на діод. Також є

анод і катод, але ще є додатковий елемент - керуючий електрод. Є відмінності у вихідній напрузі.

На рис. 10.17 зображено схему включення тиристора в просте електричне коло з резистором навантаження /?_н (а) і часові діаграми виникнення станів «включення» і «виключення» тиристора (б).

У схемах змінної напруги тиристор буде пропускати тільки одну напівхви-лю - верхню. Коли приходить нижня напівхвиля, він скидається в стан «закрито».

Розглянемо принцип роботи тиристора. Стартовий стан - тиристор «закритий». Для переводу його в стан «відкрито» необхідно подати напругу між анодом і керуючим виводом. Повернути тиристор у стан «закрито» можна двома способами:

- зняти навантаження;

- зменшити струм нижче струму утримання (одна з технічних характеристик).

У схемах зі змінною напругою, як правило, тиристор «скидається» за другим варіантом. Змінний струм у побутовій мережі має синусоїдальну форму, коли його значення наближається до нуля і відбувається скидання. У схемах, які живляться від джерел постійного струму, треба або примусово прибрати напругу живлення, або відключити навантаження.

У разі необхідності більш ретельного розгляду дії тиристора використовується двотранзисторна модель (рис. 10.18).

Тиристор можна розглядати як з'єднання р-п-р транзистора з п-р-п транзистором, як показано на рисунку.

За кількістю зовнішніх виводів розрізняють: діодні тиристори (диністори), тріодні тиристори (триністори) та тетродні тиристори (мають чотири зовнішні виводи). Диністори не містять керуючих електродів. Вони керуються напругою, прикладеною до основних електродів. Тиристор, що містить один керуючий електрод, називають тріодним тиристором, або триністором (іноді просто тиристором, хоча це не зовсім правильно). Залежно від того, до якого

прошарку напівпровідника підключений керуючий електрод, триністори бувають із керуванням за анодом і з керуванням за катодом. Останні є більш поширеними. На рис. 10.19 зображено умовні графічні позначення тиристорів.

Тріодні тиристори діляться на запірні і незапірні. Незапірні тиристори не можуть бути переведені в закритий стан (що відображено в їхній назві) за допомогою сигналу, що подається на керуючий електрод. Такі тиристори закриваються лише тоді, коли струм через них стає меншим від струму утримання. У випадку комутації змінного струму на активному (резистивному) навантаженні це відбувається в кінці напівхвилі.

Для позначення тиристорів прийняті такі букви: Т - тиристор (загальне позначення); ТП - тиристор, котрий проводить у зворотному напрямку; ТД -тиристор-діод, котрий проводить у зворотному напрямку і його зворотні параметри нормуються; ТЛ - лавинний тиристор, робота котрого допускається при лавинному пробої в зворотному напрямку; ТС - симетричний тиристор (симістор); ТФ - фототиристор; ТО - оптотиристор, або тиристорна оптопара.

Тиристори є найбільш потужними електронними ключами, здатними здійснювати комутацію ланцюгів із напругою до 5 кВ і струмами до 5 кА при частоті близько 1 кГц.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Схарактеризуйте провідники, ізолятори та напівпровідники.

2. Що таке електропровідність напівпровідників?

3. Що таке електронно-дірковий перехід?

4. Схарактеризуйте дію напівпровідникових діодів.

Б. Схарактеризуйте дію біполярного транзистора.

6. Опишіть роботу польового транзистора.

7. Які особливості МОН-транзисторів?

8. Опишіть роботу тиристора.

9. Яке призначення електродів транзисторів і тиристорів?

10. Наведіть приклади умовних позначень діодів, транзисторів, тиристорів.

11. Що являє собою двотранзисторна модель тиристора?

12. Наведіть приклади застосування транзисторів, тиристорів.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020