Telechargé par tariq khajjou

الترانزستور والترياك ـ موقع الفريد في الفيزياء pdf

publicité
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫إعداد ‪ :‬احمد زھار‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪1‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫‪ .1‬ال ‪SCR‬‬
‫‪ 1.1‬تشابه ترانزستورين بالبنية ‪P7P7‬‬
‫توجد عناصر متكونة من أشباه الموصالت ذات البنية ‪ ،PNPN‬ھذه العناصر تسمى الترستور‪ ،‬واكترھا‬
‫شھرة ھي )‪ SCR (Silicon Controled Rectifier‬الحظ الشكل ‪-1‬على اليسار‪-‬‬
‫لفھم العمل نقصم تركيبة شبه الموصل الحظ الشكل ‪– 1‬الوسط‪ -‬لنحصل على ما يعادل اثنان من‬
‫الترانزيستور الشكل ‪– 1‬على اليمين‪-‬‬
‫‪A‬‬
‫‪A‬‬
‫‪A‬‬
‫‪P‬‬
‫‪N‬‬
‫‪P‬‬
‫‪G‬‬
‫‪N‬‬
‫‪P‬‬
‫‪G‬‬
‫‪N‬‬
‫‪K‬‬
‫‪K‬‬
‫‪P‬‬
‫‪N‬‬
‫‪P‬‬
‫‪N‬‬
‫‪G‬‬
‫‪K‬‬
‫الشكل ‪1‬‬
‫الشكل ‪ 2‬اسفله تذكير لمعادالت الترانزيستور مع اعتبار التيار ‪ ICBO‬وتمثيل المكثف ‪CCBO‬‬
‫‪C‬‬
‫‪IC‬‬
‫‪ICBO‬‬
‫‪CCBO‬‬
‫‪B‬‬
‫‪IB‬‬
‫‪IE‬‬
‫‪E‬‬
‫الشكل ‪2‬‬
‫احمد زھار‬
‫)‪(1‬‬
‫)‪IE = ( β + 1)( IB + ICBO‬‬
‫)‪(2‬‬
‫‪IC = βIB + ( β + 1) ICBO‬‬
‫)‪(3‬‬
‫‪IB = IE − IC‬‬
‫الصفحة ‪2‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫لمعرفة التيار المار في أنود ‪) SCR‬الشكل ‪ ،(3‬يكفي جمع التيارات التالية‪:‬‬
‫)‪(4‬‬
‫‪IA = IC 1 + IB1‬‬
‫حسب الشكل ‪3‬‬
‫)‪(5‬‬
‫‪IB1 = IC 2‬‬
‫)‪(6‬‬
‫‪IB 2 = IG + IC1‬‬
‫‪A‬‬
‫‪IA‬‬
‫‪IB1 = IC2‬‬
‫األنود ‪A : Anode‬‬
‫الكاتود ‪K :Cathode‬‬
‫الزناد ‪G : Gate‬‬
‫‪Q1‬‬
‫‪ICB01‬‬
‫‪ICB02‬‬
‫‪IC1‬‬
‫‪G‬‬
‫‪Q2‬‬
‫‪IK‬‬
‫‪IB2 = IG + IC1‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪K‬‬
‫الشكل ‪3‬‬
‫نقوم بالتعويض المناسب* للمعادالت )‪ (5) ،(2‬و )‪ (6‬فنحصل على عالقة التيار في االنود‬
‫) ‪β 2( β 1 + 1) IE + ( β 1 + 1)( β 2 + 1)( ICBo1 + ICBo 2‬‬
‫)‪(7‬‬
‫‪1 − β 1β 2‬‬
‫= ‪IA‬‬
‫‪1.2‬إشعال ‪(Amorçage) SCR‬‬
‫نفترض أن ‪ IG=0‬أن توتر األنود ‪ UA‬موجب‪ .‬تيار قاعدة الترانزستوران ھو مجموع تيارا التسرب‬
‫‪،ICBO1+ICBO2‬‬
‫المبيان ‪ IC‬بداللة ‪ β‬في الشكل ‪ 4‬يبن أن ‪ IC‬ضعيف جدا‪ ،‬ف ‪ β‬قد تكون اقل ‪ 1‬عندما يكون تيار القاعدة‬
‫غير مكون من تيارات التسريب في حرارة عادية‪،‬‬
‫المعادلة )‪ (7‬تصبح ‪(8) I A ≅ ICBo1 + ICBo 2 :‬‬
‫التيريستور في حالة عدم التوصيل رغم االستقطاب المباشر‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪3‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪β‬‬
‫‪100‬‬
‫‪10‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪IC‬‬
‫الشكل ‪4‬‬
‫‪1.3‬إشعال بتيار الزناد ‪IG‬‬
‫إذا أعطينا تيارا في الزناد يعني تيارا في قاعدة الترانزيستور‪ ، Q2‬ھذا األخير سيضخم ‪ IC2‬كذلك‬
‫سيكبر ‪ ،β2‬ھذا التيار ھو تيار قاعدة الترانزيستور ‪ Q1‬الذي سيضخمه بدوره مع زيادة في ‪ .β1‬تيار المجمع‬
‫‪ Q1‬يعود إلى قاعدة ‪ Q2‬ويضخم من جديد‪.‬‬
‫إذن نحصل على حلقة ضد‪-‬رد الفعل موجبة الن الظاھرة ظاھرة جمعية و بالتالي فھو يبقى مشتعال‬
‫معامل التضخيم ‪ β1β2‬قي الحلقة المفتوحة ھو و الواضح في بسط )‪ ،(7‬اذا كانت قيمته قريبة من ‪ 1‬فان‬
‫تيار األنود يزداد‬
‫الترستور يصبح موصال فنقول انه مشتعل‪ .‬إذا لم تكن أية مقاومة تحد من تيار األنود الترستور قد يتلف‬
‫ھذه الطريقة ھي األفضل ألننا نتحكم ب‬
‫‪. IG‬‬
‫‪1.4‬طرق التشغيل‬
‫إن طريقة تشغيل الترستور و الترياك تعتمد على أن يصبح تيار الزناد ‪ IG‬اكبر من تيار التشغيل ‪.IGT‬‬
‫يمكن عمل ذلك ب ‪:‬‬
‫•‬
‫تيار مستمر في الزناد‬
‫•‬
‫إشارة تيار في الزناد‬
‫•‬
‫عدد ال متناھي من إشارات التيار في الزناد‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪4‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪1.5‬دور المقاومة زناد‪-‬كاتود‬
‫إن المصنعين ينصحون دائما بوضع ‪ ،RGK‬بين الزناد و الكاتود وذلك لتمثيل المقاومة‬
‫»‪RS «Shorted Emitter‬‬
‫دور ھذه المقاومة ھو عدم جعل الترستور حساس و ذلك بتمرير تيار منن المجمع داخلي ‪ PNP‬حول‬
‫الوصلة )‪ (junction‬قاعدة ‪ -‬المرسل ل‪. NPN‬‬
‫‪RG‬‬
‫‪UGG‬‬
‫‪RGK‬‬
‫الشكل ‪ 5‬مقاومة ‪RGK‬‬
‫‪1.6‬تشغيل بواسطة توتر االنھيار ‪avalanche‬‬
‫ھذه الطريقة تعتمد علي رفع التوتر ‪ UA‬إلى أن يدخل احد الترانزستورات في االنھيار‪.‬التيار الناتج يسمح‬
‫بان يتوجه ‪ β1β2‬نحو ‪ 1‬و بالتالي يحصل مفعول تجميعية التضخيم‪.‬‬
‫ھذه الطريقة غير فعالة حيت توجد تسامحات غير متحكم بھا في توترات االنھيار في نفس العائلة‪.‬‬
‫‪1.7‬تشغيل بواسطة التوتر ‪du / dt‬‬
‫إذا كبر ‪ UA‬سريعا‪ ،‬المكثفان سيتصرفان كدارة قصيرة بين القاعدتين و ذلك سيسمح بوجود معبر توصيل‬
‫بين الوصالت القاعدة – المرسل للترانزستورين‪.‬‬
‫تيار القاعدة عند أصل ظاھرة توليد التشغيل ھو‪:‬‬
‫)‪(9‬‬
‫‪dUA‬‬
‫‪dt‬‬
‫) ‪IB1 = IB 2 = (CCBo1 + CCBO 2‬‬
‫في التطبيق العملي ھذا النوع من التشغيل يسمى تشغيل بواسطة ‪ ،du / dt‬وھذا يحصل عند محاولة‬
‫توقيف إلي كبح الترستور‪ .‬عند ھذه اللحظة ‪ IA‬ينعدم و كذلك توتر المستقبِل ‪ RL‬و يرتفع ‪ UA‬إلى حد قيمة‬
‫توتر التغذية ‪ ،‬ولكن ھذا التشغيل غير مرغوب فيه‪.‬‬
‫‪1.8‬تشغيل عن طريق الحرارة‬
‫إن رفع حرارة الترستور ترفع من قيمة ‪ ICBO1‬و ‪ ICBO2‬و بالتالي قد يصبح تيار مجموعھما كافي لبدا‬
‫ظاھرة ضد‪-‬رد الفعل الموجبة‪ .‬ھذا سلبي ألنه يشتغل دون أن نأمره‪.‬‬
‫‪1.9‬التشغيل بواسطة الطاقة الشمسية‬
‫يوجد نوع ‪ photothyristor‬يسمى )‪،LASCR (Light Activated SCR‬ھذا األخير يشتغل تحت‬
‫التأثير الضوئي الموجه نحو الزناد )قاعدة ‪ (Q2‬من خالل فتحة توجد في المركب‪ ،‬و ذلك بتحويل طاقة‬
‫الفوطون ‪ photon‬إلى أزواج إلكترون‪-‬ثقب تستعمل كتيار للزناد‪.‬‬
‫‪ 1.10‬كبح الترستور‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪5‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫كبح الترستور يتم إذا ص ُغر تيار األنود مقارنتا مع تيار الدعم)‪. IH (Holding Current) (maintain‬‬
‫في ھذه الحالة المعامل ‪ β1β2‬يصبح اصغر من ‪ 1‬و بالتالي الترستور يعود إلى حالة الكبح ) أي التوقف عن‬
‫التشغيل ( في االستقطاب المباشر‪.‬‬
‫يمكن استقطاب مؤقتا الترستور بالعكس و ذلك حتى يصبح ‪ IA‬اصغر من ‪ .IH‬عندما نعيد استقطابه مباشرة‬
‫فانه يكبح‪.‬‬
‫‪ 1.11‬مبيان الخصائص ‪ IA-UA‬و رموز للترستور‬
‫الشكل ‪ 6‬يحتوي على الرمز و مبيان ‪ IA-UA‬الخاص ب ‪.C106‬‬
‫بتيار زناد منعدم‪ ،‬الترستور يمكنه منع توتر جد مرتفع مقارنتا مع ‪ .UBo‬لكن التشغيل بالتوتر يحدث و‬
‫بالتالي فانه يمر إلى حالة التمرير )عكس الكبح (‪ ،‬تياره يرتفع و توتره يصغر ألنه يصبح مشبع‪ .‬إذا صغر ‪IA‬‬
‫مقارنتا مع ‪ IH‬فان الترستور يعود إلى الكبح‪.‬‬
‫بعكس الترستور فبإمكانه منع توتر مرتفع مقارنتا مع ‪ U(BR)R‬ليدخل االنھيار في كديود مقوم‪.‬‬
‫من مرادفات الترستور‪ :‬المقوم المتحكم به‪ ،‬الن كلما كبر تيار الزناد صغر ‪ UBo‬إلى أن ينعدم‪ .‬بھذه‬
‫الطريقة يتم فعل التشغيل بواسطة الزناد‪.‬‬
‫‪IA‬‬
‫‪PREMIER‬‬
‫‪QUADRANT‬‬
‫المرباع األول‬
‫‪A‬‬
‫‪IA‬‬
‫‪ITM‬‬
‫المرباع الثاني‬
‫منطقة التوصيل‬
‫‪RÉGION DEzone‬‬
‫‪Conduction‬‬
‫‪CONDUCTION‬‬
‫)‪(ON-STATE‬‬
‫)‪(ON-STATE‬‬
‫‪+‬‬
‫‪VA‬‬
‫‪-‬‬
‫‪G‬‬
‫‪K‬‬
‫‪IT‬‬
‫‪VT‬‬
‫‪SCR‬‬
‫‪T= 25 OC‬‬
‫‪IGO = 0‬‬
‫‪IG2 > IG1 > IG0‬‬
‫‪IH‬‬
‫‪KAG‬‬
‫‪IBO‬‬
‫‪VA‬‬
‫‪VB0‬‬
‫)‪VBR(R‬‬
‫‪VTM‬‬
‫)‪IBR(R‬‬
‫منطقة الكبح في العكس‬
‫‪RÉGION‬‬
‫‪BLOCAGE‬‬
‫‪Région‬‬
‫‪de DE‬‬
‫‪blockage‬‬
‫‪en‬‬
‫‪EN‬‬
‫‪INVERSE‬‬
‫‪inverse‬‬
‫‪(REVERSE‬‬
‫)‪BLOCKING‬‬
‫‪Reverse‬‬
‫‪blocking‬‬
‫‪zone‬‬
‫‪I‬‬
‫‪R‬‬
‫‪IR‬‬
‫‪VR‬‬
‫‪VR‬‬
‫منطقة الكبح المباشرة‬
‫‪RÉGION‬‬
‫‪DE en‬‬
‫‪BLOCAGE‬‬
‫‪Région‬‬
‫‪de blocage‬‬
‫‪direct‬‬
‫‪EN‬‬
‫‪DIRECT‬‬
‫‪Direct blocking zone‬‬
‫)‪(OFF-STATE‬‬
‫)‪(OFF-STATE‬‬
‫‪ID‬‬
‫‪ID‬‬
‫‪VD‬‬
‫‪VD‬‬
‫‪TROISIÈME‬‬
‫‪QUADRANT‬‬
‫الثالت‬
‫المرباع‬
‫الشكل ‪: 6‬مبيان ل ‪ IA-UA‬الخاص ب ‪C106‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪6‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫خاصيات ‪:C106‬‬
‫منطقة الكبح بالعكس‬
‫منطقة التوصيل‬
‫التيار المباشر القصوى‪ITM=5amp :‬‬
‫تيار االنھيار‪I(BR)R > 1mA:‬‬
‫توتر االنھيار‪ U(BR)R :‬اكبر من‪:‬‬
‫‪ 100V‬في المركب ‪C106 A‬‬
‫‪ 200V‬في المركب ‪C106 B‬‬
‫‪ 300V‬في المركب ‪C106 C‬‬
‫‪ 400V‬في المركب ‪C106 D‬‬
‫التوتر المباشر القصوى‪UTM=1.7V :‬‬
‫تيار الدعم ‪ IH=5mA‬األقصى‬
‫التشغيل‬
‫منطقة الكبح المباشرة‬
‫تيار التشغيل‪ IGT=200µA :‬األقصى‪.‬‬
‫تيار الرجوع‪IBo > 400µA :‬‬
‫توتر التشغيل‪ UGT=1V :‬األقصى‪.‬‬
‫توتر الرجوع ‪ UBo‬اكبر من‪:‬‬
‫‪ 100V‬في المركب ‪C106 A‬‬
‫‪ 200V‬في المركب ‪C106 B‬‬
‫‪ 300V‬في المركب ‪C106 C‬‬
‫‪ 400V‬في المركب ‪C106 D‬‬
‫توتر الرجوع ‪Breakover Voltage :‬‬
‫‪ 1.12‬كشف الترستور بواسطة األوم‪-‬متر‬
‫انه لمن الممكن كشف ترستور القدرة الضعيفة بواسطة األوم متر‪ ،‬و ھذا يتطلب للتشغيل أن يكون ‪IGT‬‬
‫بمقدار مئات الميكروأمبير على األكثر‪ .‬الشكل أسفله ‪ a‬يبن أن المقاومة بين األنود و الكاتود لترستور مكبوح‬
‫أي متوقف كبيرة جدا‪ ،‬في حين في الشكل الذي أسفله ‪ b‬نقوم بدارة قصيرة بين الزناد و األنود‪ ،‬إذا كان‬
‫األمبيرمتر قادر على إعطاء ‪ IG > IGT‬و ‪ ،UG > UGT‬فان الترستور سيشتغل و تصبح المقاومة بين األنود‬
‫و الكاتود صغيرة جدا‪ .‬في حالة عزل الزناد فان الترستور يبقى مشتغال إذا كان التيار ‪ IA‬المولد من طرف‬
‫األمبيرمتر اكبر من تيار الدعم ‪ .IH‬في حالة العكس فانه يعود إلى حالة الكبح‪.‬‬
‫نستنتج أن ھذا االختبار ليس دائما مفيد )في حالة عدم اشتغاله(‪ .‬ينصح في ھذه الحالة باستعمال الترستور‬
‫دارة بسيطة قبل اإلستنتاج‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪7‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪-‬‬
‫‪OHMMÈTRE‬‬
‫‪-‬‬
‫‪OHMMÈTRE‬‬
‫‪+‬‬
‫‪SCR‬‬
‫‪K AG‬‬
‫)‪a‬‬
‫‪+‬‬
‫‪ON/‬‬
‫‪OFF‬‬
‫‪SCR‬‬
‫‪K AG‬‬
‫)‪b‬‬
‫فحص الترستور‬
‫‪ .2‬ال ْت ِرياك ‪TRIAC‬‬
‫‪2.1‬الرمز‬
‫إذا أردت أن تتحكم في تيار متناوب و ذلك بان تتحكم في النوبة الموجبة و السالبة فيجب أن تستعمل‬
‫ال ْت ِرياك‬
‫‪MT1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪+‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪V‬‬
‫‪G‬‬
‫‪-‬‬
‫‪MT2‬‬
‫رمز الترياك‬
‫‪2.2‬طرق التشغيل‬
‫ال ْت ِرياك يمكن تشغيله بأربعة طرق‪:‬‬
‫•‬
‫المرباع األول ‪ MT2 :‬موجب بالنسبة ل ‪ MT1‬و ‪ IG‬موجب‪.‬‬
‫•‬
‫المرباع الثاني ‪ MT2 :‬موجب بالنسبة ل ‪ MT1‬و ‪ IG‬سالب‪.‬‬
‫•‬
‫المرباع الثالث ‪ MT2 :‬سالب بالنسبة ل ‪ MT1‬و ‪ IG‬موجب‪.‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪8‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫•‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫المرباع الرابع ‪ MT2 :‬سالب بالنسبة ل ‪ MT1‬و ‪ IG‬سالب‪.‬‬
‫‪2.3‬عائلة الترستور‬
‫الترستورات المتحكمة في نقل الطاقة في مستقبِل ھم‪amplifying gate ،LAS ،LASCR ،SCR :‬‬
‫‪ GCS ،SCR‬و الترياك ‪TRIAC‬‬
‫الجدول ‪ 1‬أسفله يفصل بعض األنواع‪ .‬نالحظ أن يمكن أن يتحكم به بإشارة ضوئية على إشارة ضوئية‬
‫على عكس ‪ LAS‬الذي ال يشتغل إال بإشارة ضوئية ) الحظ الرمزين جيدا( ‪.‬أما بخصوص ‪amplifying‬‬
‫‪ ،gate SCR‬فھو يحتوي على ترستور داخلي ضعيف القدرة إلى جانب الترستور األساسي و ذلك لخلق‬
‫إشارة في الزناد قوية وسريعة جدا حتى يتسني للترستور الكلي ان يتقبل ارتفاع سريع لتيار األنود‪.‬‬
‫أل ‪ GCS‬ھو نوع الترستور قادر على أن يكبح بواسطة إشارة سلبية في الزناد‪ .‬و ذلك إلخراج تيار من‬
‫الزناد‪ .‬الطريقة سھلة لكن صعبة في حاالت القدرات المرتفعة عموما‪.‬‬
‫على عكس الترستور ذات االتجاھات الواحدة ألنھا تمنع التوترات المعكوسة‪ TRIAC ،‬ھو ترستور ذو‬
‫اتجاھين يمكن أن يشتغل في المنحى المباشر أو العكسي‪ TRIAC .‬ھو المركب المناسب للتحكم بالقدرة خالل‬
‫النوبة الموجبة و السالب‪ .‬التردد الذي يستعمل فيه ھو ‪) 400Hz‬تردد اإلشارة الداخلة مثال ‪(220V 50Hz‬‬
‫و توجد ترستورات قادرة علي أن تعمل حتى ‪.30kHz‬‬
‫‪2.4‬ترستور القدرة‬
‫الجدول ‪ 1‬ترستورات القدرة‬
‫الرمز‬
‫االسم‬
‫)‪SCR (Silicon Controled Rectifier‬‬
‫‪Triode thyristor Reverse blocking‬‬
‫)‪LASCR (Light Activated SCR‬‬
‫‪Triode thyristor Reverse blocking‬‬
‫‪A‬‬
‫‪G‬‬
‫‪K‬‬
‫‪A‬‬
‫‪G‬‬
‫‪K‬‬
‫)‪LAS (Light Activated Switch‬‬
‫‪A‬‬
‫‪Diode thyristor Reverse blocking‬‬
‫‪Amplifying Gate SCR‬‬
‫‪Reverse blocking‬‬
‫)‪GCS (Gate Controled Switch‬‬
‫او )‪GTO (Gate Turn off Switch‬‬
‫‪K‬‬
‫‪A‬‬
‫‪K‬‬
‫‪G‬‬
‫‪A‬‬
‫‪E‬‬
‫‪K‬‬
‫‪Reverse blocking‬‬
‫‪TRIAC‬‬
‫‪MT1‬‬
‫‪Bidirectional Triode thyristor‬‬
‫‪G‬‬
‫‪MT2‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪9‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪2.5‬الترستورات ضعيفة القدرة و ذات االشتغال‬
‫الجدول ‪ 2‬يفصل ُمركبات من عائلة الترستور التي تستعمل لتشغيل ترستورات القدرة‪ .‬ما عدا ‪،TUJ‬‬
‫‪ TUJC‬و ‪ DIAC NPN‬ألنھم ليسو حقا ترستورات و لصنعھم من التركيب ‪ .PNPN‬مع تشابه الخاصيات‬
‫‪ I-U‬مع الترستور‪.‬‬
‫ھذه اختصارات لترستورات التشغيل‪:‬‬
‫•‬
‫‪ : Shockley diode‬ترستور بدون زناد الذي يشتغل بتوتر االنھيار فقط‪.‬‬
‫•‬
‫‪ : PUT‬ترستور ذو زناد انودي ‪ ،‬مع مقاومتان خارجيتان يتصرف ك ‪.TUJ‬‬
‫•‬
‫‪ PUT : LAPUT‬اوبطوالكترونيك ‪.optoélectronic‬‬
‫•‬
‫‪ : SCS‬ترستور ذو قدرة ضعيفة ذو زنادين‪.‬‬
‫•‬
‫‪ : LASCS‬ترستور اوبطوالكترونيك ‪.optoélectronic‬‬
‫•‬
‫‪ :SUS‬ترستور ذو زناد انودي حيت أن توتر يُنقص و يُعدل بدايود زينر ‪.zener diode‬‬
‫•‬
‫‪ : DIAC PNPN‬ترياك بدون زناد حيت انه يشتغل بتوتر االنھيار‪.‬‬
‫الجدول ‪2‬‬
‫الرمز‬
‫اإلسم‬
‫‪TUJ‬‬
‫)‪(Transistor Unijonction‬‬
‫‪B2‬‬
‫‪E‬‬
‫‪B1‬‬
‫‪TUJC‬‬
‫‪Transistor Unijonction‬‬
‫‪Complémentaire‬‬
‫‪Diode Shockley‬‬
‫‪A‬‬
‫‪K‬‬
‫‪PUT‬‬
‫‪Programmable Unijonction‬‬
‫‪Transistor‬‬
‫‪SCS‬‬
‫‪Silicon Controled Switch‬‬
‫‪G‬‬
‫‪A‬‬
‫‪K‬‬
‫‪G2‬‬
‫‪A‬‬
‫‪G1‬‬
‫‪K‬‬
‫‪SUS‬‬
‫‪Silicon Unilateral Switch‬‬
‫‪A‬‬
‫‪G‬‬
‫‪K‬‬
‫)‪DIAC (NPN type‬‬
‫‪ST2‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪10‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫الجدول ‪2‬‬
‫الرمز‬
‫اإلسم‬
‫‪DIAC‬‬
‫‪Bidirectional Diode Thyristor‬‬
‫‪ .3‬خاصيات األنود‬
‫‪3.1‬تقديم‬
‫مراحل االستبدال ‪ )commutation‬أي المرور من المنع إلى التوصيل( أربعة‪:‬‬
‫‪ -1‬بداية التشغيل )‪.(turn-on‬‬
‫‪ -2‬حالة التوصيل )‪.(on state‬‬
‫‪ -3‬بداية الكبح )‪.(turn-off‬‬
‫‪ -4‬حالة الكبح )‪.(off state‬‬
‫في حالة ‪ ،on state‬أھم الخصائص المعتبرة ھي التيار القصوى‪ ،‬تيار الدعم ‪ IH‬و الطاقة الضائعة‪.‬‬
‫في حالة ‪ ،off state‬يجب األخذ بعين االعتبار التوتر القصوى الذي يمكن تحمله في المنحى الموجب‪ ،‬انه‬
‫ھو توتر الرجوع » ‪ .UBo « Breakover Voltage‬و في المنحى السالب فھو توتر االنھيار)‪UBR (R‬‬
‫)‪ Ton (turn-on-time‬ھو زمن اإلغالق‬
‫)‪ Toff (turn-off-time‬ھو زمن اإلنفتاح‬
‫‪3.2‬تشغيل بواسطة ‪du/dt‬‬
‫الحظ الشكل أسفله‪.‬‬
‫عندما يكون التوتر ‪ UL‬مطبق‪ ،‬الترستور يجب أن يبقى مكبوحا‪ ،‬فإذا زاد توتر األنود ‪ du/dt‬على‬
‫قيمة قصوى فان الترستور يشتغل بسبب تيارات المكثفات القاعدة‪-‬المجمع‪.‬‬
‫‪UL‬‬
‫‪R1‬‬
‫‪IA‬‬
‫‪+‬‬
‫‪UA‬‬
‫‪-‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪+‬‬
‫‪UG‬‬
‫‪-‬‬
‫لتجنب ھذا النوع من التشغيل او الظواھر الغير المرغوب فيھا‪ ،‬يجب حد ‪ du/dt‬بدارة ‪ ،RC‬انظر‬
‫أسفل‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪11‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪ES‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪D‬‬
‫‪R‬‬
‫‪R‬‬
‫‪C‬‬
‫‪C‬‬
‫دارة الوقاية من ‪du/dt‬‬
‫المقاومة ‪ R‬المركبة على التوالي المكثف ‪ C‬مع تحد من تيار األنود عند التشغيل‪ .‬ھذا التيار متكون تيار‬
‫‪ RC‬و تيار تفريغ ‪ C‬الذي يكون جد مرتفع في ‪ .R‬قيمة ‪ R‬ما بين ‪ 10Ω‬و ‪.100Ω‬‬
‫اذا كانت ‪ R‬اكبر من ‪ RL‬فان وضع دايود على التوازي واجب حتى يكون توتر األنود ھو نفسه توتر‬
‫المكثف عندما يكبر ‪.Es‬‬
‫لتحديد ‪ ،C‬نعتبر أن موجة مربعة كاملة )ما الكمال إال ‪ (¹‬كالشكل أسفله‪ .‬ميل الموجة األسية )‪(expon.‬‬
‫للتوتر ‪ UA‬في قيمته القصوى عند ‪ .t=0‬و لكي ال يشتغل الترستور ب ‪ dv/dt‬يجب أن يكون ‪dv/dt‬‬
‫)قصويا( محددا ب ‪ C‬و اصغر من ‪ dv/dt‬القصوية المحددة من طرف المصنع‪.‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪T‬‬
‫‪VA‬‬
‫)‪(MAX‬‬
‫‪dv‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪τ = RL*C‬‬
‫‪T‬‬
‫‪t=0‬‬
‫تصرف دارة الوقاية من ‪dv/dt‬‬
‫)‪(10‬‬
‫) المحددة من طرف المصنع(‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫≤ القصوى‬
‫‬
‫حيت أن )القصوى( ‪ du/dt‬متناسبة مع تيار األصل ل ‪ C‬عند ‪ ،t=0‬حسب‪:‬‬
‫)‪(11‬‬
‫احمد زھار‬
‫‪du‬‬
‫) ‪(max.‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪I (initial ) = C‬‬
‫الصفحة ‪12‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫بتركيب المعادلتين )‪ (10‬و )‪ (11‬نحصل على‪:‬‬
‫‪I (in. ) du‬‬
‫‪du‬‬
‫=‬
‫≤ ) ‪(max.‬‬
‫) ‪( crit .‬‬
‫‪C‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪dt‬‬
‫نستنتج منه ‪:‬‬
‫)‪I (in.‬‬
‫‪du‬‬
‫)‪( crit .‬‬
‫‪dt‬‬
‫)‪(12‬‬
‫)‪(13‬‬
‫‪Es‬‬
‫‪du‬‬
‫)‪( crit .‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪dt‬‬
‫≥‪C‬‬
‫≥‪C‬‬
‫دارة الوقاية تمكن كذلك من توفير تيار في األنود اكبر من تيار الدعم ‪ IH‬عندما يكون المستقبل‪inductif‬‬
‫المصنع ينصح بعدم جعل الترستور حساس و ذلك بإضافة مقاومة الزناد ‪ .RGK‬لكي يتحمل ‪ dv/dt‬كبيرة‬
‫جدا‪.‬‬
‫في المركب ‪ C106‬و مع ‪ ،RGK=1k‬فان ‪ du/dt‬تكون قصوية محدد من طرف المصنع بحوالي‬
‫‪.8V/µs‬‬
‫‪3.3‬ظاھرة التدمير بواسطة ‪di/dt‬‬
‫عند كل بداية تشغيل تضيع قدرة لحظية‪ ،‬ھذه القدرة مھملة أمام القدرة الضائعة أتناء التوصيل‬
‫)‪ .(on state‬إذا كان التيار شديدا جدا قد يتدمر )‪ (destruction‬الترستور بتأثير ‪.di/dt‬‬
‫بسبب بنيته الفيزيائية و خصوصا عرض الوصلة )‪ (junction‬زناد‪-‬كاتود )‪ ،(gate-cathode‬و ھذه‬
‫األخيرة تتجه نحو استقطاب غير موحد مع تطبيق تيار في الزناد‪ .‬الشحن المحملة عن طريق ‪ IG‬تعاني كثيرا‬
‫للوصول الوصلة التي بدورھا تبعد عن الكترود الزناد بسبب المقاومة المجانبة لمنطقة الزناد‪.‬‬
‫إذا كان ھناك تيار في االنود قبل أن تستقطب الوصلة بتوحد )مع ‪ (IG‬فھو يتجمع في الكريستال‪ .‬إذا كان‬
‫تزايد ھذا التيار ‪ di/dt‬يصل إلى قيمة غير مرغوبة‪ ،‬فان الحرارة المحلية الناتجة قادرة على تدمير الترستور‪،‬‬
‫حتى لو كانت ھناك حسابات للقدرات المتوسطة و القدرات الذروة موفرة للحماية‪.‬‬
‫ھناك حالن لالبتكار ضد ھذا المشكل‪:‬‬
‫األولى ھي بان يتم توفير إشارات قوية و سريعة إلى الزناد مع الحفاظ على مقدور طاقة داخلي في الزناد‪،‬‬
‫بھذه الطريقة يتم التقليل من وقت االستقطاب الموحد‪.‬‬
‫إن ُمركبات التشغيل ھي القادرة على توفير مثل ھذا‪ ،‬و بالخصوص ‪.PUT‬‬
‫يوجد كذلك ‪ Amplifying Gate SCR‬خصيصا للتطبيقات حيت ‪ di/dt‬كبيرة‪ ،‬ھذا النوع من الترستور‬
‫ذو قدرة عالية يحتوي ترستور على مرافق داخلي يساعده في توفير إشارة جد قوية‪.‬‬
‫الثانية ھي بان يتم ربط مشبعة على التوالي مع ال ُمستقبِل لمنع التيار لحظيا خالل بداية استقطاب موحد‬
‫لوصلة الزناد‬
‫مثال في المركب ‪ C106‬فان ‪ di/dt‬يجب ان يبقى اقل من ‪.50A/µs‬‬
‫‪3.4‬طرق الكبح‬
‫ھناك طريقتين للكبح ‪:‬االستبدال )‪ (commutation‬بواسطة قاطع تيار و االستبدال المفروض)‪،(forced‬‬
‫ھاتين الطريقتين تعتمدان على جعل تيار األنود اصغر من تيار الدعم ‪.IH‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪13‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫االستبدال بواسطة قاطع تيار‪ ،‬الشكل أسفله‪ .‬في التركيبين ندعم ‪ SW1‬مغلق خالل وقت اكبر من ‪Ton‬‬
‫للترستور‪ ،‬ھذا األخير يشتغل ويضيء ‪ .DEL‬لكبحه ال يكفي إال فتح ‪ SW2‬خالل وقت اكبر من ‪Toff‬‬
‫للترستور‪.‬‬
‫ال ُمستقبِل ال تصله التغذية عند فتح ‪ SW2‬في الدارة على اليسار‪.‬‬
‫ال ُمستقبِل ال تصله التغذية عند ترك ) فھو يفتح( ‪ SW2‬في الدارة على اليمين‪.‬‬
‫‪+15V‬‬
‫‪+15V‬‬
‫‪680‬‬
‫‪R‬‬
‫‪680‬‬
‫‪R‬‬
‫‪SW1‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪1‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3k3‬‬
‫‪3k3‬‬
‫‪1k‬‬
‫‪1k‬‬
‫‪SW2‬‬
‫الكبح بواسطة قاطع تيار‬
‫الحظ انه عند فتح ‪ SW2‬يحصل في الدارتين ‪.dv/dt‬‬
‫االستبدال المفروض‪ ،‬ھناك طرق عديدة نذكر منھا االستبدال المفروض بمكثف و االستبدال المفروض‬
‫بمولد متناوب‪.‬‬
‫الشكل أسفله يعطي دارة كبح بواسطة مكثف‪.‬‬
‫في األول الترستور مكبوح و المكثف مفرغ‪ .‬عند إشغال تيار الزناد للترستور عند اللحظة ‪ ،t1‬فان توتر‬
‫األنود ينقص من ‪ Ucc‬إلى ‪ Ut‬و يشحن المكثف عن طريق ‪ .R‬بعد ‪ τ) 5τ‬ثابتة الزمن(‪،‬التوتر بين قطبي‬
‫المكثف يصبح ‪ .Ucc-Ut‬عند ‪ ،t2‬نضغط ‪ SW‬لكبح الترستور‪.‬‬
‫شكل الموجة ‪ Usw‬يمر من ‪ Ucc‬إلى ‪ .0‬المكثف يُجْ بِر توتر األنود على النقصان من ‪ Ucc‬إلى‬
‫)‪.(Ucc-Ut‬‬
‫من ھذه اللحظة المكثف يشحن بالعكس عن طريق ‪ RL‬إلى قيمة ‪ .Ucc‬و عند ترك ‪ SW‬عند ‪ ،t3‬توتر‬
‫األنود يصبح اكبر من التغذية الن ‪ C‬يفرغ شحنته عن طريق ‪ RL+R‬الحظ الشكل أسفل )أسفل(‪.‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪14‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪UCC‬‬
‫‪USW‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪C‬‬
‫‪UA‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪OFF‬‬
‫‪OFF‬‬
‫‪ON‬‬
‫‪SW‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪τ = RC‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Ut‬‬
‫‪R + RL‬‬
‫‪τ = (R + RL)C‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪USW‬‬
‫‪t1‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪RL + R‬‬
‫‪UA‬‬
‫‪τ = RLC‬‬
‫‪t3‬‬
‫‪t2‬‬
‫الكبح بطريقة االستبدال المفروضة بواسطة مكثف‬
‫‪+‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪RL + R‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‬‫‪+‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪C‬‬
‫‪+‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪-‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RL + R‬‬
‫‪-‬‬
‫دارة التفريغ عند ‪.t3‬‬
‫لكبح أكيد يجب أن يدعم ‪ C‬جھد األنود بان يبقى سلبيا خالل زمن ‪ Tc‬على األقل يساوي ‪ Toff‬المحدد من‬
‫طرف المصنع‪ .‬يحسب الزمن الخاص لكي يصل المكثف قيمة ‪ Uc‬عندما يشحن من ‪) Ei‬توتر أولي( إلى ‪Ef‬‬
‫)توتر نھائي( كالتالي‪:‬‬
‫)‪(14‬‬
‫‪ Ef − Ei ‬‬
‫‪t = τ ln‬‬
‫‪‬‬
‫‪ Ef − UC ‬‬
‫بتطبيق ھذه العالقة في دارتنا‪ ،‬شرط االستبدال )األكيد( في الترستور يكتب كالتالي‪:‬‬
‫‪ Ucc − [−(Ucc − Ut )]‬‬
‫‪ ≥ Toff‬‬
‫‪Tc = RLC ln‬‬
‫‪‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Ucc‬‬
‫‪−‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 2Ucc − Ut ‬‬
‫‪RLC ln‬‬
‫‪ ≥ Toff‬‬
‫‪ Ucc ‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪15‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪Toff‬‬
‫‪ 2Ucc − Ut ‬‬
‫‪RL ln‬‬
‫‪‬‬
‫‪ Ucc ‬‬
‫)‪(15‬‬
‫≥‪C‬‬
‫في اغلب الحاالت‪ Ut ،‬مھمل و المعادلة )‪ (15‬تصبح‪:‬‬
‫‪Toff‬‬
‫‪RL ln 2‬‬
‫)‪(16‬‬
‫≥‪C‬‬
‫الشكل أسفله يوضح‪ ،‬إن القاطع ‪ SW‬يمكن تعويضه بقاطع الكتروني كالترانزستور و الترستور‪ .‬شكل‬
‫الموجة )الدارة على اليسار( مشابه في الدارة في الشكل أعاله‪.‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪RL2‬‬
‫‪C‬‬
‫‪R‬‬
‫‪RL1‬‬
‫‪VA2‬‬
‫‪C‬‬
‫‪RL‬‬
‫‪VA1‬‬
‫قدرة كبيرة‬
‫‪b) forte‬‬
‫‪puissance‬‬
‫‪high power‬‬
‫قدرة صغيرة‬
‫‪a) faible‬‬
‫‪puissance‬‬
‫‪Low power‬‬
‫‪forte puissance‬‬
‫‪Faible puissance‬‬
‫‪IG1‬‬
‫‪IG2‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪VA1‬‬
‫‪VT‬‬
‫‪τ = RL1 C‬‬
‫‪- (VCC - 2‬‬
‫)‪VT‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪VA2‬‬
‫‪VT‬‬
‫‪τ = RL2 C‬‬
‫الدارة العملية لالستبدال المفروض بواسطة مكثف‬
‫تقنية االستبدال المفروض بمولد متناوب ال يتطلب دارة الكبح‪ ،‬كما يوضحه شكل الموجات في الشكل‬
‫أسفله‪ ،‬عند كل نوبة سالبة‪ ،‬الترستور يكبح ‪ ،‬إذا أردنا تشغيل ھذا األخير يجب استعمال إحدى طرق التشغيل‬
‫المدروسة في المؤلف و ذلك خالل النوبة الموجبة‪.‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪16‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫الترستور و الترياك‪Thyristor & Triac‬‬
‫اإللكترونيك‬
‫‪RL‬‬
‫‪+‬‬
‫‪VA‬‬
‫‪-‬‬
‫‪+‬‬
‫‪IG‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪-‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪VA‬‬
‫‪IG‬‬
‫االستبدال بمولد متناوب‬
‫التأثير‪ :‬االنھيار ‪ ،‬يمكن أن يقع في داخل شبه‪-‬موصل أو عازل صلب‪ ،‬سائل أو في الحلة الغازية عندما‬
‫كاف لتسريع االلكترونات إلى أن تصطدم بالذرات‪،‬فتتحرر الكترونات‬
‫يكون المجال الكھربائي داخل المادة‬
‫ٍ‬
‫أخرى ‪ :‬عدد االلكترونات الحرة يزداد بسرعة كبيرة ألن االلكترونات الحرة الجديدة تحرر الكترونات‬
‫أخرى جديدة‪ ،‬في ظاھرة مشابھة النھيار جليدي‪ .‬ھذه الظاھرة تستعمل في عدة مركبات الكترونية مثل دايود‬
‫زينر ‪ ، photodiode،‬و ترنزيستور ذو تاثير االنھيار‪ ،‬و حتى األنابيب الغازية‪.‬‬
‫*‪ substitutions appropriées:‬الكلمة فرنسية وھي اخر كلمة تمت ترجمتھا من طرف رجاء األزعر‬
‫فشكر و حب خالص لھا من اعماق القلب‪.‬‬
‫احمد زھار‬
‫الصفحة ‪17‬‬
‫‪[email protected]‬‬
Téléchargement