ﺗﺮﯾﺴﺘﻮر چیست؟ چه اﻧﻮاع و کاربردی دارد؟
تریستور اولین بار در دهه 1950 ساخته شد و نام آن از ترکیب ترانزیستور و تیراترون که اجزای اصلی دستگاه در آن زمان بود، گرفته شده است. از آن جایی که تریستور ها از چهار لایه سیلیکون که یک ماده پرکاربرد نیمه رساناست، ساخته شده اند، معمولا به عنوان یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون یا (SCR) نیز شناخته می شوند. در واقع SCR یک نام تجاری بود که برای اولین بار توسط جنرال الکتریک بر روی یک نوع تریستور گذاشته شد و در حال حاضر این دو اصطلاح معمولا مترادف یکدیگر هستند. اگر می خواهید بدانید تریستور چیست و چگونه کار می کند، تا انتهای مقاله همراه ما باشید.
تریستور چیست؟
در پاسخ به این سوال باید گفت: “تریستور یک سوئیچ یا کلید قدرتمند است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و وظیفه اصلی آن خاموش و روشن کردن تجهیزات الکتریکی مختلف، با جریان مستقیم (DC) و متناوب (AC) است.”
در واقع این کلید، نوعی یکسو کننده اجزای الکترونیکی است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. البته تریستور صنعتی تنها یک کلید ساده نیست بلکه دستگاه قدرتمندی است که از اجزای نیمه هادی مانند ترانزیستور ها و دیود ها ساخته شده است. دستگاه های نیمه هادی رساناهای الکتریکی فوق العاده ای هستند که در نیمه راه بین یک هادی کامل همچون مس و یک عایق کامل همچون شیشه قرار می گیرند.
بیشتر بخوانید : برد الکترونیکی چیست؟
تریستور چگونه کار می کند؟
اغلب افراد تمایل دارند قبل از خرید هر دستگاهی نحوه کارکرد آن را نیز بدانند. در مورد چگونگی کارکرد تریستور باید بگوییم، همان طور که در پاراگراف قبل گفته شد این دستگاه ها، سوئیچ های قدرتمند و دو پایدار هستند، به این معنی که تنها دو حالت خاموش و روشن یا صفر و یک دارند.
تریستور حتی زمانی که دستگاه خاموش باشد، پایدار می ماند و به محض ورود جریان الکتریکی به گیت کنترل، حالت فعلی آن فعال می شود. این سوئیچ ها همچنین تا زمانی که جریان الکتریکی به صفر برسد یا تغییر جهت دهد، به کار خود ادامه می دهند.
دومین کارکرد تریستور این است که از آن به عنوان بایاس معکوس یا ولتاژ معکوس استفاده می شود. در مدل های قدیمی تر برای انتقال از حالت روشن به حالت خاموش از جریان معکوس استفاده می شد؛ اما مدل های جدید تر را می توان از طریق گیت کنترل غیرفعال کرد. به همین دلیل گاهی اوقات به این دستگاه ها، تریستور های گیت خاموش (GTO) نیز گفته می شود.
علاوه بر دو کارکرد گفته شده در بالا تریستور ها یا یکسو کننده های کنترل شده، دستگاه هایی با بهره بالا هستند که می توانند جریان بالای موجود در گیت را کنترل کنند.
موارد استفاده از تریستور در صنعت
هرچند تریستور ها از نظر فیزیکی کوچک هستند؛ اما می توانند به خوبی ولتاژ ها و سطوح جریان بالا را کنترل کنند؛ بنابراین اکثرا از آن ها در خطوط انتقال برق با ولتاژ بالا و جریان مستقیم استفاده می شود.
به طور کلی مهم ترین کاربرد تریستور در صنعت عبارت است از:
- استفاده به عنوان کلید برق در کارخانه ها و تنظیمات صنعتی مشابه
- استفاده به عنوان سوئیچ های جرقه زن خودرو
- استفاده به عنوان کنترل کننده سرعت موتور های الکتریکی
- تنظیم کننده سطح مایعات در صنایع مختلف
- استفاده در سیستم های کنترل فشار
علاوه بر موارد گفته شده از این دستگاه به طور گسترده در طیف وسیعی از مدار های الکتریکی استفاده می شود. مثلا:
- مدار های اینورتر
- مدار های نوسانگر
- مدار های خرد کن
- مدار های سوئیچینگ برق
- مدار های تعویض رله
- مدار های آشکارساز سطح
- مدار های منطقی
- مدار های کنترل فاز
- مدار های کنترل سرعت
- مدار های تایمر
جهت سفارش تولید برد الکترونیکی و واردات قطعات الکترونیک از شرکت رویال صنعت سامانه مشاوره بگیرید.
نحوه کارکرد تریستور
طرز کار تریستور به هیچ عنوان پیچیده نیست و به راحتی می توان آن را درک کرد. این سوئیچ معمولا دارای سه سرب یا الکترود است، که به آن ها آند، کاتد و گیت، گفته می شود. آند ترمینال جریان مثبت، کاتد ترمینال جریان منفی و گیت، کنترل کننده جریان اصلی آند به کاتد است و دستگاه را از طریق یک پالس خارجی فعال می کند.
البته برخی از مدل های تریستور دارای دو یا چهار الکترود هستند؛ به عنوان مثال یک SCR معمولی، اغلب شامل دو لایه متناوب از نیمه هادی نوع N (منفی) و نیمه هادی نوع P (مثبت) است، که در مجموع می توان گفت چهار لایه و سه اتصال در آن وجود دارد. این چهار لایه سیلیکون به صورت الکتریکی پردازش می شود تا تعداد الکترون های حامل بار منفی یا مثبت آن افزایش پیدا کند؛ اما در صورتی که جریانی توسط گیت به دستگاه وارد نشود، دستگاه به طور پیش فرض در حالت خاموش قرار می گیرد. بنابراین برای برقراری جریان الکتریکی، آند باید حامل بار مثبت و کاتد حامل بار منفی باشد. به این ترتیب بار مثبت و منفی در چهار لایه سیلیکون جریان پیدا می کند و عبور جریان از یک لایه نیمه هادی به لایه بعدی، موجب فعال شدن دستگاه می شود. در واقع بعد از فعال شدن هر چهار لایه، جریان می تواند آزادانه از سوئیچ عبور کند. تریستور اکنون در حال هدایت الکتریسیته به کل مدار است و این انتقال تا زمانی که جریان خارج از دستگاه قطع نشود، ادامه دارد.
انواع تریستور
همان طور که گفته شد اکثر تریستور ها دارای سه الکترود یعنی یک آند، یک کاتد، و یک گیت کنترل برای ایجاد جریان بین دو الکترود هستند؛ به همین دلیل به آن ها دستگاه سه سربی یا سه الکترودی گفته می شود؛ اما مدل دیگری از این کلید وجود دارد که دو سرب یا دو الکترود دارد و جریان الکتریکی زمانی در آن برقرار می شود که اختلاف بار بین هر یک از ولتاژ ها شکسته شود و دستگاه از حالت خاموش به روشن سوئیچ کند. البته ممکن است در فروشگاه های مختلف با انواع دیگر تریستور ها نیز روبرو شوید که پرکاربرد ترین آن ها به شرح زیر هستند:
1. سوئیچ های کنترل شده سیلیکونی (SCS): این سوئیچ ها یک گیت آند اضافی دارند که از آن برای غیرفعال کردن دستگاه در صورت اعمال ولتاژ مثبت استفاده می شود.
2. دیاک ها: دیاک ها دارای چهار لایه سیلیکون هستند و جریان را در هر جهت می پذیرند. هر چند نام این سوئیچ از جریان AC گرفته شده است؛ اما با هر دو جریان AC و DC کار می کند.
3. Triacs: این دستگاه ها دو طرفه هستند و می توانند جریان الکتریکی را در هر دو جهت هدایت کنند. آن ها به هر دو حالت AC و DC سوئیچ می کنند.
4. SIDACtors: این مدل از تریستور ها گیت کنترل ندارند و به نوسانات الکتریکی کوتاه مدت متکی هستند.
5. IGBT: ترانزیستور های دوقطبی یا IGBT گیت عایق چهار لایه و سه پایانه دارند؛ اما کارایی تریستور را ندارند و اغلب به عنوان ترانزیستور مورد استفاده قرار می گیرند.
6. PCT: این مدل از تریستور ها، برای محدود کردن جریان AC و داخل و خارج کردن تجهیزات از حالت رسانا در فواصل از پیش تعیین شده مورد استفاده قرار می گیرند و به آن ها تریستور کنترل فاز گفته می شود.
جمع بندی
همان طور که در طول مقاله گفته شد تریستور یک کلید یا سوئیچ قدرتمند است که از آن برای قطع و وصل کردن جریان متناوب و مستقیم در طیف وسیعی از تجهیزات الکتریکی استفاده می شود و اغلب کاربرد صنعتی دارد. به عبارت دیگر این کلید نوعی یکسو کننده است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. تریستور ها کاربرد های بسیاری دارند و می توان از آن ها در مدار های الکتریکی مختلف همچون مدار های اینورتر، نوسانگر، خرد کن، سوئیچینگ برق و …استفاده کرد.
سوالات متداول
این مشکل ممکن است ناشی از اعمال ولتاژ بیش از حد یا دمای زیاد باشد. البته نیاز است که به صورت تخصصی بررسی شود.
کنترل آن ها از طریق ارسال سیگنال صحیح به گیت دستگاه است.
دیود یک دستگاه دو لایه است که دارای ناحیه P و N است؛ در حالی که تریستور یک وسیله نیمه هادی چهار لایه است.