2.8.Özel tİp trİstÖrler 2.8.1.put (programmable unijunction transistor)

Dr.N. Abut KOÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ [email protected]

2.8.ÖZEL TİP TRİSTÖRLER 2.8.1.PUT (Programmable Unijunction Transistor)

Bu tip tristörün kapı elektrotu, p-n-p-n

bölgelerinden anoda yakın olan n tabakasından

alınmıştır.

Normal tristör gibi özeğriye sahiptir.

PUT elemanının zaman (geciktirme) devrelerinde,

mantık ve SCR tetikleme devrelerinde

kullanılması tristörlerle en önemli farklarıdır.

OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT


OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT OZEL SCR - PUT Şekil 2.78 PUT, (a)Sembolü, (b)Özeğrisi, (c)Tranzistör eşdeğeri, (d)PUT ile tasarlanan bir SCR tetikleme devresi

VRB IH

0 VFB VAV

IA mA

(b)

A

K

G

(c)

A

K

G

(a)

C

R3 R2

R1

VC PUT

RY + vS(t)=Vmsint f

+ Vs

(d)


2.8.2.AGSCR,

(The Amplyfying-Gate SCR: Yükseltici kapılı tristör )

AGSCR bir tristördür. Çok küçük değerler olan

50µA'den küçük tetikleme akımında çalışması bir

üstünlüğüdür.

güç denetiminde, 1000A ve 1200V'un üzerine

çıkılabilir.

tümdevre olarak üretilirken, yükseltici kapı özelliği

kazandırılır. Kapı darbesi ile önce pilot SCR

eklemleri iletime girer.

OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR


OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR OZEL SCR - AGSCR

Şekil 2.79 AGSCR'nin (a)sembolü, (b)yarıiletken yapısı, (d)SCR eşdeğer devresi

G

A

K

(a) (b)

n2 p2

p1

Kapı

n1

Katot metal yüzeyi

Yükseltici kapı yapısı

Rp Anot metal yüzeyi

(c)

Pilot SCR

Rp

K

A

IA G


2.8.3.GTO Kapıdan Söndürmeli Tristör

(Gate Turn-off Thyristor) Normal tristörlerden farkı, kesim konumuna

alınırken, normal tristörlerin söndürme

yöntemlerinin dışında kapı devresinden de

söndürülebilmesidir.

Tetiklemede kapıdan bir darbe uygulanIr

Kapı darbe akımının tersi yönünde bir akım

uygulandığında kesime girerler.

OZEL SCR - GTO OZEL SCR - GTO OZEL SCR - GTO OZEL SCR - GTO


OZEL SCR - GTOOZEL SCR - GTOOZEL SCR - GTOOZEL SCR - GTO

Şekil 2.80 GTO tristörü (a)sembolleri, (b)kapı kesim akımı başlangıcı anında, (c)daha sonraki aşamalarda plazma ve yarıiletken bölgelerdeki yük dağılımları.

A

G

A

K

G

K

(a) (b)

G K G

A

n+

p+ p

+

n+

n+

n+

p+ p

+

n+ n

+

p+ p

+

G K G

A n

+

(c) plazma plazma

n+



Şekil 2.81 GTO ile örnek bir uygulama devresi

C2 0,04 1N1345B 600V T1 D2

D1 R4 RCA 200 C3 RY +

D2201M 35W 15 E 200V 160V

çekirdek Siemens E55 (M55)

L1=10mH R2=12,5 C1=0,33 G5001E

35W 100V L2 + DGA Tr1 5mH girişi 45 2N6292 30V 10V 4W R5 R3 20KHz 100 50 15W0V


BTW58-1300R GTO tristörü için özdeğerleri;

VDRM =1300V (Kapamada 1500V) Tekrarlı kapama gerilimi

VD =750 V Sürekli kesim gerilimi

IAef =7,5A İletimde etkin akım

IAor =6,5A İletimde ortalama akım

IAden. =25A Denetlenebilen akım

tf = 250ns Akımın azalma zamanı

Tdepo. =(40°C)-(+150°C) Depolama sıcaklık aralığı

TJ =120°C Eklem sıcaklığı

PT =65W (TA=25°C'de) Maksimum iletim kaybı

RthJC =1,5°C/W İç ısıl direnç



RthCA =0,3°C/W Dış ısıl direnç

dv/dt=10kV/µs (VGR=5V) Gerilim yükselme hızı

=1kV/µs (VGR=10V)

VAT =3V (IA=5A, IG=0,2A) Anot-katot gerilim

düşümü

VGR =(3V) - (10V) Kesim kapı gerilimi

VGT =1,5V (TJ=25°C, VG=12V) İletim kapı gerilimi

IGT =200mA (TJ=25°C, VG=12V) İletim kapı akımı

td =0,25µs [IA=5A, VA=250V, IGF=500mA] Açma a. Yay.gecikme

süresi

tr =1µs [IA=5A, VA=250V, IGF=500 mA] Açma akm. yükselme

süresi

ts =0,5µs [VGG=10V, LG=0,8µH, IA=5A, VA=250V] Depolama süresi

tf =0,25µs [VGG=10V, LG=0,8µH, IA=5A, VA=250V] Düşme süresi

şeklinde üretici kataloglarında verilir.



2.8.4.SUS (Silicon Unilateral Switch silisyumlu tek yönlü anahtar)

Tetikleme, lojik ve zamanlama devrelerinde kullanılan bir

yarıiletken elemandır. 0,5A ve 20V'dan daha küçük

kapasitelidir.

Örnek olarak 2N4987 SUS için bazı öz değerler,

VS=VFB= 6…10V Anahtarlama gerilimi

IS = 0,5mA (maksimum) Anahtarlama akımı

VH = 0,7V (25°C'de yaklaşık) Tutma gerilimi

IH = 1,5mA Maksimum tutma akımı

VF = 1,5V (IF=175mA'de) İletimdeki gerilim düşümü değeri

VRB= 30V Kesime kutuplama gerilimi

VG0= 3,5V Kapı darbe gerilimi minimum tepe değeri

OZEL SCR - SUSOZEL SCR - SUSOZEL SCR - SUSOZEL SCR - SUS



Şekil 2.83 SUS (a)sembolü (b)özeğrisi (c)eşdeğer devresi (d)Osilatör çıkış gerilimi ölçüm devresi

(d)

R2 20

R1 10K

Tetikleme devresi

C 0,1µ

-

VO (Darbe genişliği)

+ VS=15V

A

K

G

(a) (c)

A

K

G

VRB IH

0 VH VF VFB=VS VAV

IA mA

(b)

IF


2.8.5.SBS (Silicon Bilateral Switch :

Yarıiletken iki yönlü anahtar)

Her iki yönde akım geçirir.

İki SUS'un ters paralel bağlanmış

şeklidir.

Kapı devresine zener bağlanarak AA ile

tetiklenen SBS'nin, tetikleme gerilimi

küçültülebilir.



OZEL SCR - SBSOZEL SCR - SBSOZEL SCR - SBSOZEL SCR - SBS

Şekil 2.84 SBS (a)sembolü, (b)SUS eşdeğer devresi (c)özeğrisi, (d)tranzistör eşdeğer devresi

(b)

T1

T2

G

(a)

T1

T2

G

(c)

+IH

-IH=-IS

-VRB

+IA mA

-IA

+VFB VAV

(d)

T1

T2

G

R2 Dz2

R1 Dz1


2.8.6.SCS (Silicon Controlled Switch :

Yarıiletken Denetimli Anahtar) Dört uçlu tristördür.

PUT'daki gibi bir anot kapı ve SCR'deki gibi bir

katot kapı vardır. Her iki kapıdan tetiklenebilir.

Anoda doğru, ters akıtılmak istenen büyük akımlar

SCS'yi kesime sokar. (OR) kapısı gibi çalışır.

Zamanlama, mantık ve tetikleme devresi

uygulamaları ile düşük güç kapasitesine sahip

uygulamalarda kullanılmaktadır.

OZEL SCR - SCSOZEL SCR - SCSOZEL SCR - SCSOZEL SCR - SCS


SCS'nin özeğrisi normal tristörler gibidir.

BRY39 294-176 tipi bir SCS için öz değerler;

VD=VR= 70V IT = 250mA (TC=85°C),

IT =175mA (TA=25°C) ITm = 3A

VDRM =VRRM= 70V di/dt = 20A/µs

VGKm = 5V IGKm = 100mA

VGm = 70V Tdepo = 65°C ile +200°C

TJ = +125°C RthJA = 450°C/W

RthJA = 150°C/W (25°C'nin üzerinde)




Şekil 2.85 SCS (a)sembolü (b)tranzistör eşdeğer devresi (c)BRY39 tipi SCS'nin fiziksel uç şekli

A

K

AG

(a)

KG A

K

AG

KG

(c)

AG

K

KG

(b)

A


2.8.7.Işıkla Çalışan Tristörler Işıkla

çalışan diyot tristör, LAS (Light

Activated Switch)

Dış kapı bağlantısı yoktur.

Işık, pencere gibi olan kapısından

girdiğinde tetiklenir.

Kapama ve iletim özeğrisi tristör

gibidir.

OZEL SCR - LASOZEL SCR - LASOZEL SCR - LASOZEL SCR - LAS


Işıkla çalışan tristör, LASCR (Light

Activated SCR)

LAS'den farkı, bir ışık kaynağıyla

tetiklenebildiği gibi kapı devresinden bir

darbe gerilimi ile tetiklenebilir olmasıdır.

Işık olmadan da normal SCR gibi

kapıdan tetiklenebilir.



Işıkla çalışan SCS

Anot veya katot kapılarıyla tetiklenebilmenin

dışında üçüncü yol olarak bir ışık kaynağıyla

tetiklenebilir.

LAPUT

Normal PUT’dan tek farkı, LAPUT'un aynı

zamanda ışıkla da çalışmasıdır.

Bu elemanın kullanımında da her iki tetikleme

şekli birlikte veya ayrı ayrı olarak kullanılabilir.



OZEL SCR - LASCROZEL SCR - LASCROZEL SCR - LASCROZEL SCR - LASCR

Şekil 2.86 Işıkla çalışan tristörler (a)LAS, (b)LASCR, (c)ve tranzistör eşdeğer devresi, (d)LASCS, (e)ve tranzistör eşdeğer devresi, (d)LAPUT

A

K

(a)

G

A

K

(b)

A

K

G

(f)

A

K

AG

(d)

KG

G

A

K (c)

KG

AG

(e)

A

K



Şekil 2.87 LASCR (a)LASCR ile SCR tetikleme uygulaması, (b)normalde kapalı,

ışık ile tetiklenen SCR, (c)normalde açık, ışık ile kapanan SCR

(a)

SCR

C R3

R2

R1

LASCR

RY + vS(t)

=Vm sint f R4

(b)

K

A

SCR

R1

R2

LASCR

(c)

K

A

SCR

R1

R2 LASCR

D1



Şekil 2.88 Darlington ile tetiklenen LASCR ile tasarlanmış, (a) normalde kapalı, (b) normalde açık AA rölesi görevi yapan devre

Diac 32 V

R1=33K

C 0,1 F

(b)

Triac

RY +vS(t) 220 V f=50 Hz

LASCR

R2

Tr1 D5

Rp

D1

D4

D2

D3

R1=39K

C 0,1 F

(a)

Triac

RY +vS(t) 220 V f=50 Hz

LASCR

Rp D1

D4

D2

D3

Diac 32 V


2.8.8.İki yönlü tristör, TRIAC

Ters paralel bağlı iki tristör gibi

tanımlanabilir. Her iki yönde de tristör

olarak görev yapar.

Triyaklar iletime sürülürken, dört ayrı

iletim konumunda çalıştırılabilirler. Her

bir konumun tetikleme düzeneği

farklıdır.

OZEL SCR - TRIACOZEL SCR - TRIACOZEL SCR - TRIACOZEL SCR - TRIAC


Şekil 2.89 İki yönlü tristör TRIAC, (a)sembolü, (b)iletim-kesim özeğrisi, (c)uç ve fiziksel görünüşleri

(c)

T1 B1

T2 B2

G




(c)

T1 B1

T2 B2

G

(b)

0 VH VF VFB VAV

IH

IT1 mA

IF

IH

IT2 mA

IF

(-VFB) VRB VF VH




(c)

T1 B1

T2 B2

G

(b)

0 VH VF VFB VAV

IH

IT1 mA

IF

IH

IT2 mA

IF

(-VFB) VRB VF VH

(c)



Şekil 2.90 Triyak yarıiletken yapısının farklı eksenlerden kesit görünüşü

p1

y T2

Gate

T1

x y

T2

Gate T1

x

n4

p1

n1

p2

p2

n1

n4

n3

n2



Şekil 2.91 Triyak tetiklemesi için kutuplama konumları

(0) T1

(+ +) T2

e 5 p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3 G (+)

(+ +)

G (+)

p1 n1 p2 n1 p2

n2

(0) T1

T2

(a)

e4




G (-) (0) T1

(+ +) T2

e 5

p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3 G (+)

(+ +)

G (+)

p1 n1 p2 n1 p2

n2

(0) T1

T2

(a)

G (-)

T2 (+ +)

(0) T1

e 5

p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3

(b)

(+ +) T2 p1 n1 p2 n1 p2 n2

(0)T1

n1 p2 n3

e4 e4




G (-)

T2 (-)

G (-) T1 (+)

(- -) T2

(+) T1

e5

e4

p2

n1

p1

n2 n3

n4

e3 e2 e1

G (-)

n3 p2 n1

n3 p2 n1 n3 p2 n1

(c)

T1 (+)

e3 e2 e1

(0) T1

(+ +) T2

e 5 p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3 G (+)

(+ +)

G (+)

p1 n1 p2 n1 p2

n2

(0) T1

T2

(a)

G (-)

T2 (+ +)

(0) T1

e 5 p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3

(+ +) T2 p1 n1 p2 n1 p2 n2

(0)T1

n1 p2 n3

e4 e4




G (-)

T2 (-)

G (-) T1 (+)

(- -) T2 (- -) T2

(+) T1

e5

e4

p2

n1

p1

n2 n3

n4

e3 e2 e1

G (-)

n3 p2 n1

n3 p2 n1 n3 p2 n1

(c)

p2 n1

p1

n2 p2 n1

T2 (- -)

G (+ +)

T1 (+)

p2 n1

p1

n1 p1 n4

G (+ +)

(+) T1

e5

e4

p2

n1

p1

n2 n3

n4

e3 e2 e1

(d)

(0) T1

(+ +) T2

e 5

p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3 G (+)

(+ +)

G (+)

p1 n1 p2 n1 p2

n2

(0) T1

T2

(a)

G (-)

T2 (+ +)

(0) T1

e 5

p1

n1

p2 n2

n4

n3

e 1 e 2 e 3

(b)

(+ +) T2 p1 n1 p2 n1 p2 n2

(0)T1

n1 p2 n3

e4 e4



Tablo 2.8 Triyak özdeğerleri

Triyak öz değeri Triyak tipi 262-028 262-731 VDRM [V] ±400 ±800 IT [A] 0,35 (TA =

45°C) 8 (TAC= 57°C)

ITmax [A] 6 (TJ = 125°C)

70

di/dt [A/µs] 50 100 IGmax [A] 2 2 PGmax [W] 1 5 PGort. [W] 0,1 0,5 Tdepo [°C] -40, +150 -40, +125 TJ [°C] -40, +125 -40, +125 UT0(=VTm) [V] 1,4 …. 1,7 1,55 dv/dt [V/µs] 20 (TJ=125°C) 500 (TJ=105°C) IH [mA] 10 50 IDRM [mA] 0,05

(TJ=125°C) 1,5 (TJ=105°C)

IGT(+)(Knm.1)[mA] 5 50 (-)(Knm.2) 10 50 TC (+)(Knm.3) 10 50 =25°C (-)(Knm.4) 5 50 VGT [V] 2 2,5 RthJC [°C/W] 100 5



OZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCT

2.8.9.MCT (MOSFET Controlled Thyristor)

•Tristör-tranzistör karışımı olan MCT, tristör gibi çalışan ve MOSFET gibi de denetlenebilen bir elemandır.

•Yapısında iki MOSFET bulundurur. Aynı kapı sinyaline bağlanan bu kapılardan biri iletimde iken diğeri kesimde olur. Bu nedenle bunlardan birine açık FET diğerine de kapalı-FET denebilir.


Şekil 2.92 MCT için (a)p kanal eşdeğer devre ve (b)sembolü, (c)n kanal eşdeğer devre ve (d)sembolü

Anot A

Gate G (d) Katot K

Anot A

Gate G Katot K (b)

Anot A Kapalı FET Açık Gate FET

G

Katot K

(c)

Anot A

Gate

G

Kapalı Açık FET FET

(a)

Katot K

OZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCTOZEL SCR - MCT


OZEL SCR - QUADRCOZEL SCR - QUADRCOZEL SCR - QUADRCOZEL SCR - QUADRC

2.8.10. QUADRAC (Triyak+Diyak) Şekil 2.93 Quadrac sembolü

MT1 Quadrac

G

MT2

•Tek paket içine yerleştirilmiş bir triyak ve bunu tetikleyecek şekilde bağlı diac elemanlarından oluşur.

•Triyak gibi akımı her iki yönde akıtabilir. AA anahtarları ve faz denetimi yapmak üzere, hız, sıcaklık ve ışık denetiminde kullanılmak üzere geliştirilmiştir.


SCR SNUBBERSSCR SNUBBERS SCR SNUBBERSSCR SNUBBERS

2.9. TRİSTÖR KORUMA DEVRESİ

(SCR Snubber Circuits)

•Tristör iletime veya kesime girdiğinde, indüktif bileşenli yükte gerilim yükselmeleri oluşur.

•Buna göre RS, CS elemanları üzerinden

geçecek bir akım akar. Dolayısıyla RS, CS

koruma elemanlarını hesaplarken gerilimin maksimum değeri önemli rol oynar.


•Tristöre paralel bağlı RC elemanının fonksiyonları;

Devredeki ve yükteki geçici olaylarla yükselen gerilimlerden tristörü koruması,

Kapama durumunu destekleyerek ve dV/dt'yi sınırlaması,

Kesim geriliminin tepe değerini azaltması,

Devrenin anahtarlama kayıplarını azaltması

Olarak tanımlanabilir.



Şekil 2.94 AA şebekeden beslenen tristör koruma (gerilim söndürme) devresi

A

SCR G

IG K

S L RY IY

RS

VA CS

+ 220V ~ vs(t)



Şekil 2.95 (a)RY yükü ve tristör koruma devresi, (b)DA kaynağından, (c) ve (d)genel RY-LY yükünü denetleyen GTO ve LS-DS-RS-CS koruma devresi,

DS RS CS A K

IG (c) G

LSeri A

IY

IY SCR

G IG

K

RS VA CS

DFW

(a) (b)

A RP RS CS LS A . K SCR IG (d) G

RY + vs(t)

~

+

- Vsda -

A RY LY LSeri LS GTO IY DS RS

G IG CS

K



SCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONS

Şekil 2.99 Denetimsiz köpru doğrultucu ile triyaklı faz denetimi

Triyak Ls

iYAA

D1 DA Motoru D3 + iYDA

vs, f Rs Cs (-) (+)

i (di/dt)sö Ra La D4 D2


SCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONSSCR SNUBBER APPLICATIONS

Şekil 2.101 Hassas kapı devreli triyak söndürme düzeni ve faz denetimi yapan ışık bağlantılı tetikleme

MOC 3021

1A 50Hz

L=318mH VCC Rgir 1 10V/s 6 180 2,4K + vS

2 0,1 C1 1V/s G

denetleyici

2.8.Özel tİp trİstÖrler 2.8.1.put (programmable unijunction transistor)

Documents