Тхиристорс

Anonim

Тхиристорс

Дискретни полупроводнички уређаји и склопови


Питање 1

Немој само седети тамо! Изградите нешто!

Учење математички анализирајућих кола захтева много студија и праксе. Уобичајено, ученици практикују тако што раде кроз многе проблеме узорка и провјеравају своје одговоре против оних које предвиђа уџбеник или инструктор. Иако је ово добро, постоји много бољи начин.

Више ћете научити стварајући градњу и анализу стварних кола, дозвољавајући вашој опреми за тестирање да пружи "одговоре" уместо књиге или друге особе. За вежбе вежбања кола, следите ове кораке:

  1. Пажљиво мерите и забележите све компоненте пре изградње кола, бирате вредности отпорника довољно високе да оштетите било коју активну компоненту мало вероватну.
  2. Прикријемо шематски дијаграм за коло које треба анализирати.
  3. Пажљиво изградите овај круг на плочи или другом пригодном медију.
  4. Проверите тачност конструкције кола, пратите сваку жицу на сваку везну тачку и проверите ове елементе један по један на дијаграму.
  5. Математички анализирај круг, решавање за све напонске и тренутне вредности.
  6. Пажљиво измерите све напоне и струје како бисте потврдили тачност ваше анализе.
  7. Ако постоје било какве значајне грешке (веће од неколико процената), пажљиво провјерите конструкцију кола на дијаграму, а затим пажљиво поновно израчунајте вриједности и поновно измјерите.

Када ученици прво сазнају о полупроводничким уређајима и највероватније ће их оштетити неправилним везама у својим колима, препоручујем да експериментишу са великим компонентама високог ватирања (1Н4001 исправљајуће диоде, ТО-220 или ТО-3 транзисторе за случај снаге, итд.) и коришћењем извора напајања из сувих ћелија, а не помоћног напајања. Ово смањује вјероватноћу оштећења компоненте.

Као и обично, избјегавајте врло високе и врло ниске отпорне вриједности, како бисте избјегли грешке у мерењу узроковане "учитавањем" метра (на високом крају) и избјегавање сагоревања транзистора (на доњем крају). Препоручујем отпорнике између 1 кΩ и 100 кΩ.

Један од начина на који можете уштедјети време и смањити могућност грешке је започињање врло једноставног круга и постепено додавање компоненти како би се повећала његова сложеност након сваке анализе, умјесто изградње потпуно новог кола за сваки проблем у пракси. Друга техника за уштеду времена је поновна употреба истих компоненти у различитим конфигурацијама кола. На овај начин нећете морати да измерите вредност било које компоненте компоненте више од једном.

Открити одговор Сакриј одговор

Нека сами електрони дају одговоре на своје "проблеме у пракси"!

Напомене:

Било је моје искуство да студенти захтевају много вежбања са анализом кола како би постали способни. У том циљу, инструктори обично пружају својим ученицима мноштво проблема у пракси и пружају одговоре студентима да провере свој рад против. Иако овакав приступ чини ученицима умешан у теорију кола, не успије их потпуно образовати.

Студенти не требају само математичку праксу. Они такође требају стварне, практичне кругове за изградњу праксе и употребу опреме за тестирање. Дакле, предлажем следећи алтернативни приступ: ученици треба да граде сопствене "праксе" са стварним компонентама и покушају математички предвидјети различите напонске и тренутне вриједности. На овај начин, математичка теорија "оживи", а студенти стичу практичну стручност коју не би добили само решавањем једначина.

Други разлог за пратњу овог начина праксе јесте да науче ученичке научне методе : процес тестирања хипотезе (у овом случају, математичких предвиђања) вршењем правог експеримента. Студенти ће такође развити стварне вештине решавања проблема јер повремено врше грешке у конструкцији кола.

Проведите неколико тренутака са вашом класом да бисте прегледали неке од "правила" за изградњу кругова пре него што почну. Разговарајте о овим питањима са вашим ученицима на исти начин у Сократу како бисте нормално разговарали о питањима радног листа, а не само да им кажете шта требају и не би требало да раде. Никада не престајем да се чудим колико су лоши ученици схватили упуте када су представљени у типичном предавању (инструктор монологу) формату!

Напомена инструкторима који се могу жалити на "изгубљено" време потребно да ученици граде стварна кола уместо само математички анализирање теоријских кругова:

Која је сврха ученика који изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

Сви тиристорски уређаји показују својство хистерезе . Из електричне перспективе, шта је "хистереза"? Како се ово понашање разликује од оних "нормалних" активних полупроводничких компоненти као што су биполарни или транзистори са ефектом поља?

Открити одговор Сакриј одговор

Једном када је укључен, тиристор тежи да остане у држави он и виза.

Напомене:

Хистерично дејство тиристора често се назива запињањем. Питајте своје ученике да повезују овај термин са деловањем тиристора. Зашто се "држи" одговарајући израз за ово понашање? Да ли ваши ученици могу размишљати о свим апликацијама за такав уређај?

Питање 3

Шта је потребно да би Шокли диода или ДИАЦ почели да праве струју? Који услови морају бити испуњени како би се електрична проводљивост одвијала преко једног од ових уређаја?

Такође, објасните шта се мора учинити како би се зауставио проток електричне струје кроз Схоцклеи диоду или ДИАЦ.

Открити одговор Сакриј одговор

Укључите: пад напона преко уређаја мора прећи одређени праговни напон ( напонски прекидач ) пре него што се изврши провод.

Искључи: струја кроз уређај мора бити доведена на минимални ниво пре него што уређај престане да ради ( низак ниво напуштања струје ).

Напомене:

Иако је одговор можда многим очигледан, корисно је питати ваше ученике како се понашање диоде Схоцклеи упоређује са нормалном (исправљачком) диодом. Чињеница да се дијагон Шоклија уопште назива "диода" можда је преварила неке од ваших ученика да мисле да се понаша много попут нормалне диоде.

Питајте ученике да објасне како су ова два уређаја (Схоцклеи диоди насупрот исправљајућих диода) слични. На који начин су различити?

Још једно добро питање за дискусију је разлика између Схоцклеи диоде и Сцхоттки диоде. Иако су имена врло слична, два уређаја дефинитивно нису!

Питање 4

Силицијумски контролисани исправљачи (СЦР) могу се моделирати следећим транзисторским колима. Објасните како ово коло функционише, у присуству и одсуству импулса напона "триггеринг" на прикључку за врата:

Открити одговор Сакриј одговор

Позитивна повратна спрега која је инхерентна овом кругу даје му хистеретичка својства: једном када се активира "укључено", она тежи да остаје. Када је "искључен", он тежи да остане искључен (све док се не покрене).

Напомене:

Да ли ученици демонстрирају позитивну повратну реакцију "латцхинг" акције овог круга тако што цртају правце струје на дијаграму за класе која се види (на табли, с обзиром на све). Питајте ученике зашто круг "чека" све док се не активира пулс, и зашто се "закачи" на једном моменту.

Питање 5

Приказано је овде илустрација великог "носача" типа СЦР, где је тело навојно тако да се причврсти на металну базу као навој за вијке у навртку:

Без тест апарата, осим једноставног тестера континуитета (батерија и сијалица повезана у серији, са два тест проводника), како бисте могли утврдити идентитете три терминала на овом СЦР-у "# 5"> Открити одговор Сакри одговор

Најмањи терминал (на врху) је капија. Идентитети катода и аноде могу се одредити повезивањем једног тест проводника са терминалом за врата и додиром другог тест проводника на било који други терминал.

Напомене:

Питајте своје ученике како знају да је гате терминал најмањи. Зашто би то био најмањи? Да ли мора бити најмањи терминал? Зашто? Такође, питајте их који индикатор континуитета разликује катоду са аноде у тесту континуитета описаног у одговору.

Питање 6

Објасните шта се дешава у сваком од ових кругова када се прекидач тастера активира и затим отпусти:

Открити одговор Сакриј одговор

Лампа СЦР кола ће се активирати када се прекидач активира и остане укључен након што се прекидач ослободи. Лампа струјног склопа ТРИАЦ ће се активирати када се прекидач активира и одмах се искључи када се прекидач ослободи.

Следеће питање: објасните зашто се ови кругови не понашају идентично. Да ли су СЦР и ТРИАЦс тиристорски (хистерезни) уређаји "белешке скривене"> Напомене:

Ово питање се односи на врло често неспоразум који ученици имају о ТРИАЦ-у у АЦ круговима. Ученици често погрешно мисле да ће ТРИАЦ-ови имати снагу АЦ-а, баш као што СЦР закључава ДЦ напајање, једноставно зато што је ТРИАЦ такође хистерични уређај. Међутим, ово није истина!

Можда се склони питању, која је предност ТРИАЦ-ове хистерезе у АЦ колу, онда? Ако је замагљивање немогуће у АЦ колу, зашто онда имају ТРИАЦ-ове? Ово је врло добро питање, а његов одговор лежи у раду ТРИАЦ-а унутар временског размака АЦ циклуса снаге, што је много брже него што људска ока може видети.

Питање 7

Објасните шта се мора учинити са СЦР-ом како бисте га укључили и послали струју на сијалицу:

Затим објасните шта се мора учинити да искључите СЦР тако да се сијалица деактивира.

Открити одговор Сакриј одговор

Допустићу вам да истражите одговоре на ова питања!

Напомене:

Пустите ученицима да објасне (или можда чак и демонстрирају) своје одговоре. Изузетно је важно да ученици схвате да СЦР-ови су тиристори, који се "причвршћују" и нестају са пролазним стимулансима. У том погледу се значајно разликују од транзистора.

Питање 8

Када се СЦР закључава "укључено", он пушта мало напона између анода и катоде. Објасните зашто је то и која предност даје СЦР-овима преко транзистора када врше тешке оптерећене струје.

Открити одговор Сакриј одговор

Конститутивни транзистори СЦР-а постају снажно преточени у засићење у свом проводљивом стању, при чему је потребан минимум погонске струје.

Питање о следећем питању: како унутрашње операције СЦР-а објашњавају веома брзо време укључивања, поред објашњавања ниског проводничког напона "белешке скривене"> Напомене:

Кључ у потпуности одговара зашто се СЦР тако тежи током проводења налази се у принципу позитивних повратних информација . Разговарајте о овом принципу са својим ученицима ако га још нису проучавали. Ако су то већ проучавали, користите ово питање као прилику за преглед.

Питање 9

Објасните шта је ТРИАЦ, и како је истовремено сличан и другачији од СЦР-а. Које апликације би ТРИАЦ могао да користи у томе да би СЦР био неприкладан?

Открити одговор Сакриј одговор

"ТРИАЦ" функционише као две СЦР јединице са уназад-паралелно повезаним, како би могли контролисати АЦ, а не само ДЦ.

Следеће питање: извадите еквивалентно коло за ТРИАЦ.

Напомене:

Популарна апликација за ТРИАЦ-ове је контрола затварања лампе за линијске утичнице (50 или 60 Хз). Ако време дозвољава, разговарајте са својим ученицима о томе како ова кутија за димензионирање лампе контролише снагу лампе на начин који подсећа на ПВМ (модулација импулса-ширина).

Питање 10

Означите терминале на ТРИАЦ уз одговарајуће ознаке:

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Питајте своје ученике где су пронашли ове информације. Да ли је то из уџбеника, листе података или неког другог извора "ворксхеетел панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 11

Објасните како су силицијумски контролисани исправљачи (СЦР) различити од ТРИАЦ-а, у смислу њиховог понашања.

Открити одговор Сакриј одговор

ТРИАЦ су билатералне верзије СЦР.

Напомене:

Одговор који сам дао је врло минималан дизајном. Студенти треба да знају шта "билатерално" значи у вези са електронским компонентама, али ово питање пружа добру прилику да их науче у случају да не раде!

Питање 12

Неки СЦР и ТРИАЦ се рекламирају као осетљиви уређаји. Шта ово значи? Каква је разлика између СЦР осетљиве капије и СЦР са "неосетљивом капијом"?

Открити одговор Сакриј одговор

СЦР и ТРИАЦ са "осетљивим вратима" подсећају на идеалне уређаје приказане у уџбеницима. СЦР и ТРИАЦ-ови са "неосетљивим" капијама намерно су "десензибилизирани" додавањем унутрашњег отпорног отпорника повезаног са терминалом за врата.

Следеће питање: где би се овај отпорник за учитавање прикључио, на следећем еквивалентном дијаграму за СЦР?

Напомене:

Питајте ученике зашто тиристор, као што је СЦР или ТРИАЦ, треба да буде "де-сензибилизован" додавањем оптерећења "радне површине панела"

Питање 13

Објасните шта је кружна кола и како користи СЦР за заштиту склопа од прекомерног напона.

Открити одговор Сакриј одговор

Комбинација "колебара" користи СЦР за спајање излазног напона ДЦ напајања у случају случајног пренапона, на исти начин као што би (литерална) метална полуга која је бачена преко прикључака напајања присилно притегнула излазни напон .

Напомене:

Разговарајте са вашим ученицима да ли је или не мислите да је колебарска кола врста механизма који види редовну употребу или да се ретко активира.

Питање 14

Шта је куадрац, и како се разликује од регуларног ТРИАЦ-а?

Открити одговор Сакриј одговор

"Куадрац" је ТРИАЦ са ДИАЦ уграђеним, повезаним у серији са терминалом за врата.

Напомене:

Питајте своје ученике какву корист ће куадрац бити преко регуларног ТРИАЦ-а.

Питање 15

Студенти електронике су управо недавно научили како изградити аудио појачаваче, а ово инспирише снове о дизајнирању супер-моћног појачала за систем кућне забаве. Једног дана овај студент наилази на донацију електронских компоненти из локалног бизниса, а у овој донацији су неколико индустријских СЦР-ова, оцијењених по 20 ампера.

"Вов", каже студент, "ове компоненте изгледају као стварно велики транзистори, али су оцењени за пуно струје. Могао бих направити огромно појачало са овим! "

Студент се приближава за савет, јер сте недавно научили како СЦР функционишу у вашој електронској класи. Шта кажете студенту у вези са употребом СЦР-а као уређаја за амплификацију звука? Како објаснити овом узбуђеном ученику да ови уређаји неће радити у склопу појачавача?

Открити одговор Сакриј одговор

Дозволићу вам да одредите разлог зашто се СЦР не могу користити као уређаји за амплификацију звука.

Напомене:

Веровали или не, једном сам се одушевио одушевљен студент са овим самим питањем!

Питање 16

Један од начина на који се СЦР-ови могу активирати у њиховом "он" стању је прекидни напон који се примјењује између анода и катодних терминала. Нормално, овај начин покретања се сматра недостатком уређаја, јер отвара могућност нежељеног покретања због поремећаја напона напајања.

Објасните зашто је висок (дв / дт) присутан на шину за напајање способан да покрене СЦР, узимајући у обзир СЦР-ов еквивалентни склоп. Такође предлажемо која средства би могла бити коришћена како би се спријечило лажно покретање прелазних напајања струјом.

Открити одговор Сакриј одговор

Паразитски (Миллер-ефектни) капацитети унутар биполарне структуре СЦР чине уређај подложним напонским транзијентима, великим (дв / дт) брзинама стварајући базичне струје довољно велике да иницирају проводљивост. Снуббер кругови се обично пружају за ублажавање ових ефеката:

Напомене:

Израз (дв / дт) је, наравно, калкулус појам који подразумева стопу промене напона током времена. Важан преглед концепта за ово питање је формула "Охм'с Лав" за капацитет:

и = Ц дв


дт

Само разумевањем ефеката брзог напона на капацитивност ученици могу схватити зашто велике стопе (дв / дт) могу узроковати проблеме за СЦР.

Питање 17

Идентификујте три различита начина на које се СЦР или ТРИАЦ могу активирати у "стању" (провод) стања:

1.
2.
3.
Открити одговор Сакриј одговор

1. Примена импулсног напона на прикључку за врата
2. Прекорачење напона "бреаковер" између анода и катода
3. Прекорачење "критичне брзине пораста" за напон анода-катоде ((дв / дт))

Напомене:

Иако је покретање врата далеко најчешћи начин иницирања проводљивости путем СЦР и ТРИАЦ-а, важно је да ученици схвате да то није једини начин. Друга два метода, оба која укључују напон између анода и катодних терминала (или МТ1-МТ2 терминала) уређаја, често су случајно средство за активирање.

Обавезно разговарајте са својим ученицима о томе зашто прекомерни (дв / дт) може да изазове тиристор, на основу испитивања интер-електроде капацитета унутар транзистора тиристорског модела.

Питање 18

Идентификовати два различита начина на који СЦР или ТРИАЦ могу бити присиљени у своју "офф" (не-проводљиво) стање:

1.
2.
Открити одговор Сакриј одговор

1. Низак струјни напон (прекидна струја са неким другим прекидачем)
2. "Повратно пуцање" врата са импулсом напона "погрешног" поларитета

Напомене:

Иако је исцрпљеност са ниском струјом најчешћа метода прекидања проводљивости путем СЦР и ТРИАЦ-а, важно је да ученици схвате да то није једини начин. Међутим, друга метода је врло тешко постићи са обичним СЦР или ТРИАЦ-ом.

Питање 19

Унијунцтион транзистор, или УЈТ, је занимљив уређај, који показује хистерезу као СЦР и ТРИАЦ. Његов шематски симбол је следећи:

Један еквивалентни дијаграм кола за УЈТ користи пар транзистора и пар отпорника:

Када су два основна прикључка УЈТ-а повезана преко извора ДЦ напона, два основна отпорност (Р Б1 и Р Б2 ) формирају делитељ напона, раздвајање примијењеног напона на мање дијелове:

Колики напон и који поларитет се морају применити на терминал емитера УЈТ-а да би га укључили "# 19"> Открити одговор Сакриј одговор

В П В ББ Р Б1


Р Б1 + Р Б2

+ 0.7

Питање о следећем питању: како је дефинисан однос стандофф за УЈТ, и како се ова једначина може поново написати како би се укључила?

Напомене:

Однос односа је можда најважнији УЈТ параметар, с обзиром на хистерезну функцију пребацивања овог уређаја. Писање једначине за триггер напон (В П ) и разумевање дефиниције за стандофф однос захтијева да ученици памте формулу дивидер напона из својих студија у ДЦ кола:

В Р = В укупно⎛ ⎝ Р


Р тотал

⎞ ⎠

Ово питање пружа добру прилику да прегледате рад кругова напонских дељиваћа, а посебно ову формулу.

Питање 20

Јединични транзистор са интринсицом омјером отпорности (η) од 0, 8 погоњен је са 15-волтном ДЦ извору. Израчунајте напон емитера који је потребан да "активира" овај УЈТ у своје проводно стање.

Открити одговор Сакриј одговор

В П ≈ 12, 7 волти

Напомене:

Ништа посебно овдје, само вежбајте израчунавање напона окидача. Напомена својим ученицима да је симбол за унутрашњи однос односа (η) грчко слово "ета", које се такође служи за симбол ефикасности.

Питање 21

Опишите шта се дешава са УЈТ-ом јер се потенциометар полако прилагођава према горе да би се обезбедио варијабилни напон у тачки А у овом кругу, почевши од 0 волта и завршава на окидачем напона В П :

Сада опишите шта се мора учинити потенциометру како би се УЈТ поновио поново.

Открити одговор Сакриј одговор

УЈТ ће остати у непроводном стању јер се напон потенциометра повећава са 0 волта, док не достигне ВП. У том напону, УЈТ се укључује и остаје. Да бисте искључили УЈТ, потенциометар мора бити подешен на напон док се струја кроз тачку А не смањи на одређену вредност "испадања".

Напомене:

Питајте своје ученике да опишу како хистерезу показује УЈТ у овом сценарију.

Питање 22

Ово коло користи унијунцтион транзистор (УЈТ) за затварање ЛЕД у стању "он" са позитивним импулсом на улазном терминалу. Негативни импулс напона на улазном прикључку искључује ЛЕД:

Објасните како функционише транзистор унијунцтион у овом кругу.

Открити одговор Сакриј одговор

Унијни транзистори су хистерични, као и сви тиристори. Позитиван импулс на терминал емитера закључава УЈТ, а негативни импулс чини га "испадним".

Питање изазов: која је сврха отпорника Р 3 у овом кругу "напомене скривене"> Напомене:

Питајте своје ученике да идентификују терминале на УЈТ-у. Ознаке за сваки терминал могу бити изненађујуће за ваше студенте, имајући у виду имена биполарних транзисторских терминала!

Питање за изазов може се одговорити само ако пажљиво размотрите карактеристике ЛЕД-а. Ресистор Р 3 помаже у превазилажењу проблема који могу потенцијално настати због нелинеарности диоде у његовом искљученом стању.

Добио сам овај круг од издања из октобра 2003. године

магазин, у њиховом редовном одељку "Цирцуит Идеас". Дизајн се приписује Андриу Гуерину.

Питање 23

Предвидите како ће утицати на рад овог УЈТ кола за закључавање као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Капацитет Ц 1 не отвори:
Кондензатор Ц 1 није успео:
Ресистор Р 1 не отвори:
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 1 :
Ресистор Р 2 отказао:
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 2 :

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Кондензатор Ц 1 не отвори: Нити прекидач на тастатури нема утицаја на ЛЕД.
Кондензатор Ц 1 није успео: кратак се понаша нормално.
Ресистор Р 1 не отвори: ЛЕД је увек искључен, одбија да се укључи.
Мост за причвршћивање (кратки) паст отпорник Р 1 : ЛЕД је увек укључен, одбија да се искључи.
Отпорник Р 2 отказује : ЛЕД је увек укључен, одбија да се искључи.
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 2 : ЛЕД је увек искључен, одбија да се укључи.

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 24

Идентификовати најмање три различите врсте тиристора (поред СЦР):

1.
2.
3.
Открити одговор Сакриј одговор

1. ДИАЦ
2. ТРИАЦ
3. Куадрац (ТРИАЦ + ДИАЦ)
4. Схоцклеи диоде
5. ГТО
6. УЈТ
7. СЦС

Напомене:

Изазови своје ученике да идентификују још више типова тиристора, ако могу!

Питање 25

Пронадите један или два исправљача контролисаних помоћу силикона и доведите их са собом у дискусију. Идентификујте што више информација о вашим СЦР пре расправе:

Идентификација терминала (који терминал је капија, анода и катода)
Непрекидна напонска снага
Континуирана струја
Непрекидна снага
Без обзира да ли је то уређај "осјетљива капија"
Открити одговор Сакриј одговор

Ако је могуће, пронађите технички лист произвођача за своје компоненте (или барем таблицу података за сличну компоненту) да бисте разговарали са својим колегама.

Будите спремни да докажете терминалске идентификације ваших СЦР-ова у класи, користећи мултиметар!

Напомене:

Сврха овог питања је да ученици кинестетички интеракцију с предметом. Можда изгледа глупо да ученици учествују у вјежби "прикажите и кажите", али сам утврдио да активности попут ове значајно помажу неким ученицима. За ученике који су кинестетички у природи, то је одлична помоћ да заправо додирнете стварне компоненте док уче о својој функцији. Наравно, ово питање такође пружа изврсну могућност да обављају интерпретацију ознака компоненти, користе мултиметар, приступне таблице података итд.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →