Συσκευές ημιαγωγών ισχύος: διόδους και θυρίστορ, τύποι και εφαρμογές τους

Οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος - στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε μετατροπείς ηλεκτρικής ενέργειας και σε κυκλώματα εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος, αποτελούν αναπόσπαστο μέρος τόσο των κυκλωμάτων άμεσης όσο και εναλλασσόμενου ρεύματος. Παίζουν το ρόλο των ανορθωτών ή των παρεμποδιστών που αποτρέπουν την αλλαγή των υπερτάσεων. Τις περισσότερες φορές, αυτές οι λεπτομέρειες βρίσκονται στα σχέδια ισχυρών γεννητριών στροβίλων, γαλβανικών εγκαταστάσεων, συσκευών συγκόλλησης χαμηλής τάσης, σύγχρονων αντισταθμιστών, ηλεκτρικών γεννητριών αυτοκινήτων και ελκυστήρων.

Ποικιλίες λαϊκών διόδων ισχύος

Οι δίοδοι ισχύος ταξινομούνται σε χαμηλή συχνότητα και συχνότητα. Το πρώτο μπορεί να έχει εκδόσεις με καρφίτσες, δισκία και χιονοστιβάδες. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή τέτοιων στοιχείων. Οι τροποποιήσεις χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα με συχνότητα μέχρι 500 Hz. Μπορούν να αντέξουν τους κραδασμούς και τις επαναλαμβανόμενες κρούσεις για μικρό χρονικό διάστημα.

Οι δίοδοι ισχύος χρησιμοποιούνται σε συχνότητες από 2000 Hz και περισσότερο. Προορίζονται για συστήματα εγκατάστασης που απαιτούν γρήγορη ανάκαμψη και χαμηλές χρεώσεις. Χαρακτηριστικό τους είναι η ικανότητα να αντέχουν σε υψηλά φορτία. Η εκτέλεση τους μπορεί να είναι pin και tablet.

Πού χρησιμοποιούνται οι δίοδοι ισχύος;

Διάφορες βιομηχανικές εγκαταστάσεις δεν μπορούν να κάνουν χωρίς τη χρήση και των δύο εκδόσεων των διόδων ισχύος. Οι εφαρμογές τους εξαρτώνται από το σκοπό και τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας. Τα στοιχεία είναι ενσωματωμένα σε σχήματα:

• μη διαχειριζόμενες και ημιαυτόματες γέφυρες διόρθωσης.

• μηχανές συγκόλλησης και μετατροπείς, που χαρακτηρίζονται από υψηλή και χαμηλή ισχύ.

• ισχυρές ηλεκτρικές κινήσεις βιομηχανικού εξοπλισμού και οχημάτων.

• ανορθωτές ηλεκτρόλυσης και γαλβανικές συσκευές.

• εξοπλισμός που χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία.

• αδιάλειπτης παροχής ισχύος.

Οι δίοδοι ισχύος είναι ηλεκτρονικά κλειδιά χωρίς διαχείριση. Διακρίνονται από μονόπλευρη αγωγιμότητα. Η αγώγιμη κατάσταση των στοιχείων αποκτάται όταν εκτίθεται σε άμεση τάση. Οι ημιαγωγοί είναι σχεδιασμένοι για ρεύματα άνω των 10 αμπέρ. Κατά την επιλογή τους, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο τύπος εκτέλεσης και οι τεχνικές προδιαγραφές.

Η σωστή λύση θα αποτρέψει την υπέρταση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μεταγωγής, αυξάνοντας τα ρεύματα που προκαλούν εξωτερικά ή εσωτερικά βραχυκύκλωμα, υπερθέρμανση των συσκευών και αρνητικές επιπτώσεις των παρεμβολών.

Θυρίστορες: λειτουργία και ποικιλίες

Πρόκειται για συσκευές ημιαγωγών που έχουν σχεδιαστεί για τον εξοπλισμό των ανορθωτών, των συσκευών αντιστροφέα, των ρυθμιστών διακοπτών, των γραμμών διέγερσης της γεννήτριας. Με βάση τον τύπο των θυρίστορ, χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα έναρξης παλμού ή σε συσκευές χωρίς επαφή. Αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά τα καθήκοντα ελέγχου της ταχύτητας των ηλεκτρικών τροχαίων αποθεμάτων και την προστασία του εξοπλισμού συγκόλλησης.

Οι συσκευές χαμηλής συχνότητας μπορούν να αντέξουν την επιρροή των ημιτονοειδών δονήσεων στην περιοχή μέχρι 100 Hz. Δεν φοβούνται πολλαπλά φορτία που διαρκούν 2-15 ms. Η αυξημένη αντίσταση φορτίου έχει θυρίστορες υψηλής ταχύτητας.

Είναι απαραίτητες σε εγκαταστάσεις που απαιτούν βραχυπρόθεσμη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση. Αυτά τα στοιχεία διακρίνονται από την ικανότητά τους να αντέχουν κρίσιμους ρυθμούς αύξησης τάσης όταν είναι κλειστός και παλμοί ρεύματος όταν είναι ανοιχτοί.

Χρησιμοποιούνται κοινά μοντέλα θυρίστορ:

• στη διαμόρφωση κυκλωμάτων άμεσης ή εναλλασσόμενου ρεύματος σε διάφορες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και ηλεκτρονικές συσκευές.

• εξοπλισμού αντισταθμιστών υψηλής ισχύος, ρυθμιστών και μηχανισμών μετατροπής υποσταθμών έλξης, σύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων, ηλεκτρικών κλιβάνων τόξου,

• πλήρεις σειρές ηλεκτρικών συσκευών συγκόλλησης και τήξης, ηλεκτρικά οχήματα, UPS, μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

• σχεδιάζοντας άλλους μετατροπείς.

Κατά την επιλογή συσκευών ημιαγωγών που δημιουργούνται με βάση ένα μόνο κρύσταλλο που έχει τρεις συνδέσμους pn, είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή στον αριθμό των συμπερασμάτων. Με αυτή την τιμή, ταξινομούνται σε δίοδο, τριόδου και τετρόδα.

Το δεύτερο σημαντικό σημείο είναι η αρχή της λειτουργίας των συσκευών ισχύος. Μπορεί να είναι συμμετρική (ροή ρεύματος και στις δύο κατευθύνσεις) και ασύμμετρη (οι παλμοί κινούνται προς μία κατεύθυνση).

Οι συσκευές του πρώτου τύπου είναι σε θέση να λειτουργούν με θετικούς και αρνητικούς δείκτες. Οι επιμέρους παράμετροι επιλογής είναι τα μέγιστα επιτρεπόμενα ρεύματα προς τα εμπρός και προς τα πίσω, η στάθμη της πτώσης τάσης, ο βαθμός του σήματος ελέγχου, η εξουδετερωμένη ισχύς, η οποία καθορίζει την ισχύ των συνδεδεμένων φορτίων.