Généralement, nous utilisons de nombreux composants électriques et électroniques lors de la conception de projets électroniques et de circuits généraux. Ces composants de base comprennent des résistances, des transistors, des condensateurs, des diodes, des inducteurs, des LED, des thyristors ou des redresseurs contrôlés au silicium, des circuits intégrés, etc. Considérons les redresseurs qui sont classés en deux types tels que redresseurs non contrôlés (diodes) et redresseurs contrôlés (thyristors). En fait, de nombreux étudiants en génie et amateurs d'électronique souhaitent connaître les bases des composants électriques et électroniques. Mais, ici, dans cet article, discutons en détail des bases et des caractéristiques du didacticiel de thyristor ou de redresseur contrôlé au silicium.
Redresseur contrôlé par silicium
Le redresseur commandé par thyristor ou silicium est un dispositif semi-conducteur multicouche similaire au transistor. Redresseur contrôlé au silicium se compose de trois bornes (anode, cathode et grille) contrairement au redresseur à deux bornes à diodes (anode et cathode). Les diodes sont appelées redresseurs non contrôlés car elles conduisent (pendant la condition de polarisation directe sans aucune commande) chaque fois que la tension d'anode de la diode est supérieure à la tension de cathode.
Diode et thyristor
Mais, les redresseurs commandés au silicium ne conduisent pas même si la tension d'anode est supérieure à la tension de cathode à moins que la borne de grille (troisième borne) ne soit déclenchée. Ainsi, en fournissant l'impulsion de déclenchement à la borne de grille, on peut contrôler le fonctionnement (ON ou OFF) du thyristor. Par conséquent, le thyristor est également appelé redresseur contrôlé ou redresseur contrôlé au silicium.
Bases du redresseur contrôlé au silicium
Contrairement à deux couches (P-N) dans la diode et trois couches (P-N-P ou N-P-N) dans les transistors, le redresseur commandé au silicium se compose de quatre couches (P-N-P-N) avec trois Jonctions P-N qui sont connectés en série. Le redresseur ou thyristor commandé au silicium est représenté par le symbole comme indiqué sur la figure.
Redresseur contrôlé par silicium
Le redresseur commandé au silicium est également un dispositif unidirectionnel car il ne conduit que dans un seul sens. En déclenchant de manière appropriée, le thyristor peut être utilisé comme interrupteur à circuit ouvert et également comme diode de redressement. Cependant, le thyristor ne peut pas être utilisé comme amplificateur et il ne peut être utilisé que pour un fonctionnement de commutation commandé avec une impulsion de déclenchement de la borne de grille.
Le thyristor peut être fabriqué en utilisant une variété de matériaux tels que le silicium, le carbure de silicium, l'arséniure de gallium, le nitrure de gallium, etc. Mais, la bonne conductivité thermique, la capacité de courant élevé, la capacité de haute tension, le traitement économique du silicium l'ont fait préférer par rapport à d'autres matériaux pour fabriquer des thyristors, par conséquent, ils sont également appelés redresseurs commandés au silicium.
Fonctionnement du redresseur contrôlé par silicium
Le fonctionnement du thyristor peut être compris en considérant les trois modes de fonctionnement du redresseur commandé au silicium. Les trois modes de fonctionnement du thyristor sont les suivants:
- Mode de blocage inverse
- Mode de blocage avant
- Mode de conduite avant
Mode de blocage inverse
Si nous inversons les connexions d'anode et de cathode des thyristors, alors les diodes inférieure et supérieure sont polarisées en inverse. Ainsi, il n'y a pas de chemin de conduction, donc aucun courant ne circulera. Par conséquent, est appelé mode de blocage inverse.
Mode de blocage avant
En général, sans aucune impulsion de déclenchement vers la borne de grille, le redresseur commandé au silicium reste éteint, indiquant l'absence de courant dans le sens direct (de l'anode à la cathode). En effet, nous avons connecté deux diodes (les diodes supérieure et inférieure sont polarisées en direct) ensemble pour former un thyristor. Mais, la jonction entre ces deux diodes est polarisée en inverse, ce qui élimine le flux de courant du haut jusqu'en bas. Par conséquent, cet état est appelé mode de blocage direct. Dans ce mode, même si le thyristor a une condition semblable à une diode polarisée en direct conventionnelle, il ne conduira pas car la borne de grille n'est pas déclenchée.
Mode de conduite avant
Dans ce mode de conduite avant, le la tension d'anode doit être supérieure à la tension de cathode et la troisième porte terminale doit être déclenchée de manière appropriée pour la conduction du thyristor. En effet, chaque fois que la borne de grille est déclenchée, alors le transistor inférieur conduira ce qui commute sur le transistor supérieur, puis le transistor supérieur commute sur le transistor inférieur et donc les transistors s'activent les uns les autres. Ce processus de rétroaction positive interne des deux transistors se répète jusqu'à ce que les deux soient complètement activés, puis le courant passera de l'anode à la cathode. Ainsi, ce mode de fonctionnement du redresseur commandé au silicium est appelé mode de conduction directe.
Caractéristiques du redresseur contrôlé au silicium
Caractéristiques du redresseur contrôlé au silicium
La figure montre les caractéristiques du redresseur commandé au silicium et représente également le fonctionnement du thyristor dans trois modes différents tels que le mode de blocage inverse, le mode de blocage avant et le mode de conduite avant. Le Caractéristiques V-I du thyristor représentent également la tension de blocage inverse, la tension de blocage avant, la tension de claquage inverse, le courant de maintien, la tension de rupture, etc. comme indiqué sur la figure.
Applications de redresseur contrôlé par silicium
L'application du redresseur commandé au silicium est utilisée dans les circuits traitant des courants et des tensions importants tels que système d'alimentation électrique circuits avec plus de 1kV ou plus de 100A de courant.
Les thyristors sont spécialement utilisés pour réduire la perte de puissance interne dans le circuit. Les redresseurs commandés au silicium peuvent être utilisés pour contrôler la puissance dans le circuit sans aucune perte en utilisant la commande de commutation marche-arrêt des thyristors.
Les redresseurs commandés au silicium sont également utilisés à des fins de rectification, c'est-à-dire à partir de courant alternatif au courant continu . En règle générale, les thyristors sont utilisés dans Convertisseurs CA en CA (cycloconvertisseurs) qui est l'application la plus courante du redresseur contrôlé au silicium.
Application pratique du redresseur contrôlé au silicium
Cycloconvertisseur basé sur SCR par Edgefxkits.com
Le Cycloconvertisseur basé sur SCR est l'application pratique du redresseur commandé au silicium dans lequel la vitesse du moteur à induction monophasé est contrôlée en trois étapes. Les moteurs à induction sont des machines à vitesse constante et sont fréquemment utilisés dans plusieurs applications telles que les machines à laver, les pompes à eau, etc. Ces applications nécessitent différentes vitesses du moteur qui peuvent être obtenues en utilisant cette technique basée sur SCR.
Schéma de principe du cycloconvertisseur basé sur SCR par Edgefxkits.com
Le cycloconvertisseur à thyristors est utilisé pour contrôler la vitesse du moteur à induction par étapes. Dans ce projet, une paire de commutateurs est interfacée avec le microcontrôleur 8051 et ceux-ci sont utilisés pour sélectionner la vitesse souhaitée (F, F / 2 et F / 3) du moteur. En fonction de l'état des commutateurs, le microcontrôleur délivre les impulsions de déclenchement aux redresseurs commandés au silicium du double pont. Ainsi, la vitesse du moteur à induction est contrôlée en trois étapes en fonction des besoins.
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