Различия между симистором и тиристором — подробное сравнение основных характеристик

Симистор и тиристор — это два разных полупроводниковых прибора, которые используются в электронных схемах для управления потоком электричества. Несмотря на то, что они могут выглядеть похоже и выполнять схожие функции, у них есть некоторые существенные различия.

Симистор — это более совершенный полупроводниковый прибор, который является комбинацией тиристора и транзистора. Он имеет те же основные элементы, что и тиристор, но также имеет возможность управлять положительными и отрицательными импульсами, что позволяет ему контролировать как положительный, так и отрицательный полупериоды волны.

Таким образом, главное отличие между симистором и тиристором заключается в том, что симистор имеет больше возможностей для управления потоком электричества, чем тиристор. Симистор чаще используется в приложениях, где требуется более точное управление электрическими сигналами, таких как модуляция ширины импульсов (PWM) или регулирование мощности в электрических схемах.

Основные отличия

КритерийСимисторТиристор
СтруктураДвустороннийОдносторонний
УправляемостьУправляемыйНеуправляемый
Напряжение переключенияБолее низкоеБолее высокое
Уровень обратного напряженияНижеВыше
ПрименениеЧасто используется в силовой электронике для управления светими диодами, моторами и нагрузками с переменным токомИспользуется в устройствах с высокими переключающимися токами и требованиями к защите от обратного напряжения

Симистор и тиристор различаются по структуре, способу управления, напряжению переключения, уровню обратного напряжения и предпочтительной области применения. Правильный выбор между ними зависит от требований конкретного приложения и характеристик, которые необходимо учесть при проектировании электронной схемы.

Структура тиристора

Структура тиристора позволяет ему работать в двух основных режимах: переключательном и усилительном. В переключательном режиме тиристор управляется внешними факторами, такими как напряжение или ток, и переходит из высокого сопротивления в низкое сопротивление, что позволяет ему проводить ток. В усилительном режиме тиристор управляется сигналом на его затворе и выполняет функцию усилителя сигнала.

Структура симистора

Первый слой, P1, является анодным слоем и подключен к аноду симистора. Далее следует слой N1, являющийся базой первого P-N-P транзистора. Следующий слой, P2, является катодным слоем и подключен к катоду симистора. Наконец, последний слой, N2, является эмиттерным слоем второго P-N-P транзистора.

Каждый из слоев имеет два pn-перехода. Переходы pn-переходов N1-P1 и N2-P2 образуют два запорных состояния, которые контролируются подключенным к симистору управляющим электродом, называемым воротником.

Структура симистора предназначена для обеспечения управления током в обе стороны. При подаче управляющего тока на воротник, симистор переходит в режим проводимости, и ток может протекать через него в оба направления от анода к катоду и наоборот.

Принцип работы тиристора

Принцип работы тиристора основан на эффекте инжекции неосновных носителей заряда при превышении некоторого значения напряжения, называемого напряжением пробоя. Когда тиристор находится в режиме блокирования, pn-переходы в нем обладают обратными характеристиками, и поэтому его электрическое сопротивление огромно.

Однако, при наличии достаточно большого напряжения между анодом и катодом, оно преодолевает сопротивление и позволяет происходить инжекции неосновных носителей заряда. В этом случае активизируется протекание тока через тиристор.

Инжекция носителей заряда происходит благодаря особенности структуры тиристора. При достижении значения пробоя, носители заряда преодолевают pn-переходы, освобождаясь на обратной стороне. После этого происходит усиление инжекции, вызывающее протекание электрического тока через тиристор.

Таким образом, тиристор является самозамыкающимся устройством, поскольку после включения его в рабочем режиме он остается включенным, даже при удалении внешнего сигнала управления. Для выключения тиристора необходимо подать обратное напряжение, достаточное для блокировки инжекции носителей заряда и восстановления блокировочного состояния тиристора.

Принцип работы симистора

Принцип работы симистора основан на проведении тока в одном направлении, когда на его управляющий электрод подается сигнал, а также на его способности отсекать ток, когда управляющий сигнал отсутствует.

Симистор может использоваться для управления мощными нагрузками, такими как электродвигатели, осветительные приборы или нагреватели. Он широко применяется в промышленности для регулирования скорости вращения двигателей, регулирования яркости света или контроля температуры.

КатодАнодУправляющий электрод
КAG

Применение тиристоров

Тиристоры широко используются в различных электронных устройствах и системах, благодаря своим уникальным свойствам. Вот некоторые области применения тиристоров:

  • Регулирование мощности: Тиристоры используются для регулирования мощности электрических сетей и систем. Они могут быть использованы для контроля яркости освещения, управления скоростью электрических моторов, регулирования нагрузки в системах энергоснабжения и других приложениях, где требуется точное и эффективное управление мощностью.

  • Электронные схемы пуска и управления двигателей: Тиристоры широко применяются в системах пуска и управления электрическими двигателями, такими как системы пуска и остановки, реверсивное управление, контроль скорости и т.д. Тиристоры позволяют эффективное управление электрическими двигателями и защиту от перегрузки и короткого замыкания.

  • Импульсные источники питания: Тиристоры используются в импульсных источниках питания для преобразования переменного тока в постоянный, контроля потока энергии и стабилизации выходного напряжения. Они обладают высокой эффективностью и точностью регулирования, что делает их подходящими для использования в различных сетевых источниках питания, а также в источниках бесперебойного питания (ИБП).

  • Телекоммуникационное оборудование: Тиристоры используются в телекоммуникационном оборудовании, таком как силовые источники, инверторы, регуляторы напряжения и другие устройства, для обеспечения стабильного и эффективного питания, а также контроля энергопотребления.

  • Устройства светоуправления: Тиристоры используются в устройствах светоуправления, таких как диммеры и светодрайверы, для регулирования яркости и цветовой температуры освещения. Они позволяют создавать эффекты динамического освещения и обеспечивают энергосбережение при работе с источниками света.

Вышеуказанные области применения тиристоров являются лишь некоторыми примерами. Благодаря своим уникальным свойствам, тиристоры находят применение во многих других сферах, где требуется точное и эффективное управление электрической мощностью.

Применение симисторов

Одним из основных применений симисторов является регулирование скорости вращения электромоторов. Они могут реализовывать плавное, точное и быстрое управление скоростью двигателей, что делает их идеальным выбором для применения в промышленности и автономных системах.

Симисторы также находят применение в устройствах энергетической электроники, таких как стабилизаторы напряжения и автоматические регуляторы. Они позволяют эффективно контролировать электрическую мощность и поддерживать стабильные электрические условия.

Кроме того, симисторы используются в системах светорегулирования, терморегуляции, сварочных аппаратах, системах преобразования энергии, электронных реле и других устройствах. Их высокая надежность и долговечность делают их незаменимыми для сохранения стабильности и эффективной работы различных систем и устройств.

Таким образом, симисторы являются важным элементом в современной электронике и найдут свое применение во многих областях промышленности и научных исследований.

Оцените статью