دانلود تحقیق در مورد تیریستور word

توضیحات

  تحقیق در مورد تیریستور word دارای 33 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد تیریستور word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحقیق در مورد تیریستور word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد تیریستور word :

تیریستور

تیریستور (یا یكسو كننده قابل كنترل p-n-p-n )
تیریستور یك وسیله نیمه هادی چهار لایه سه اتصالی با سه خروجی است و از لایه های نوع p و n سیلیكونی كه به طور متناوب قرار گرفته اند ساخته شده اند .. ناحیه p انتهایی آند ، ناحیه n انتهای كاتد و ناحیه p داخلی دریچه یا گیت است . آند از طریق مدار به طور سری به كاتد وصل می شود . این وسیله اساساً یك كلید است و همواره تا زمانی كه به پایانه های آند و دریچه ولتاژ مثبت مناسبی به كاتد اعمال نشده است در حالت قطع (حالت ولتاژ مسدود كننده ) باقی می

ماند و امپدانس بینهایتی از خود نشان خواهد داد . در حالت وصل و عبور جریان بدون احتیاج به علامت (یا ولتاژ) بیشتری روی دریچه به عبور جریان ادامه خواهد داد . در این حالت به طور ایده آل هیچ امپدانسی در مسیر جریان از خود نشان نمی دهد . برای قطع كلید و یا برگرداندن تیریستور به حالت خاموشی بایستی روی دریچه علامت و یا ولتاژی نباشد و جریان در مسیر آند به كاتد به صفر تقلیل یابد . تیریستور عبور جریان را فقط در یك جهت امكان پذیر می سازد .

اگر به پایانه های تیریستور ولتاژ بایاس خارجی اعمال نشود ، حاملهای اكثریت در هر لایه تا زمانی كه ولتاژ الكتروستاتیكی داخلی به وجود آمده از انتشار بیشتر حاملها جلوگیری كند ، منتشر می شوند . اما بعضی از حاملهای اكثریت انرژی كافی جهت عبور از سد تولید شده توسط میدان الكتریكی ترمزكن هر اتصال را دارد . این حاملها پس از عبور ، تبدیل به حاملهای اقلیت می شوند و می توانند با حاملهای اكثریت تركیب شوند . حاملهای اقلیت هر لایه نیز می توانند توسط میدان الكتریكی ثابتی در هر یك از اتصالها شتابدار شوند ، ولی چون در این حالت (از خارج ولتاژی اعمال نمی شود) مدار خارجی وجود ندارد مجموع جریانهای حاملهای اقلیت و اكثریت بایستی صفر شود .

حال اگر یك ولتاژ بایاس با یك مدار خارجی برای حمل جریانهای داخلی منظور شود ، این جریان ها شامل قسمتهای زیر خواهند
بود.
جریان ناشی از :
1-عبور حاملهای اكثریت (حفره ها ) از اتصال

2-عبور حاملهای اقلیت از اتصال
3-حفره های تزریق شده به اتصال كه از طریق ناحیه n اشاعه
می یابند اتصال را قطع می كند .
4-حاملهای اقلیت از اتصال كه از طریق ناحیه n اشاعه یافته و از اتصال عبور كرده است . عیناً نیز از شش قسمت و از چهار قسمت تشكیل خواهد یافت .
برای تشریح اصول كار تیریستور از دو روش متشابه مدلهای دیودی و یا دو ترانزیستوری می توان استفاده كرد .

(الف) مدلهای دیودی تیریستور
تیریستور كه یك نیمه هادی سه اتصالی ، شبیه سه دیودی است كه به طور سری اتصال یافته اند . اگر دریچه بایاس نشود ولی به دو سر آند و كاتد ولتاژ بایاسی اعمال شود این ولتاژ هر قطبیتی كه داشته باشد همواره حداقل یك اتصال معكوس بایاس شده ، وجود خواهد داشت تا از هدایت تیریستور جلوگیری كند .
اگر كاتد توسط ولتاژ منبع تغذیه (نسبت به آند ) منفی شود و دریچه نسبت به كاتد به طور مثبت بایاس شود لایه p دریچه توسط كاتد از الكترون لبریز می شود و خاصیت خودش را به عنوان لایه p از دست می دهد . در نتیجه تیریستور به دیود هدایتی معادلی تبدیل می شود .

(ب)مدل دو ترانزیستوری تیریستور
پولك p-n-p-n را می توان به صورت دو ترانزیستور با دو ناحیه پایه در نظر گرفت . كلكتور ترانزیستور n-p-n ، جریان محركی برای پایه ترانزیستور p-n-p كه جریان كلكتورش اضافه جریان دریچه به مثابه جریان محرك پایه ترانزیستور n-p-n است ، مهیا كند .

برای روشن كردن تریستور جریان دریچه به جزء خیلی حساس ترانزیستور n-p-n از اتصال p-n-p-n اعمال می شود . اولین ده درصد افزایش جریان آند ، در اصل جریان كلكتور ترانزیستور n-p-n است . پایه n ترانزیستور p-n-p توسط جریان كلكتور ترانزیستور n-p-n باردار می شود . در نتیجه فیدبك مثبتی توسط جریان كلكتور ترانزیستور p-n-p به منظور افزایش بارهای ایجاد شده در پایه p ترانزیستور n-p-n دایر می شود . به این ترتیب جریان تیریستور شروع به افزایش می كند ، به سرعت به مقدار اشباع می رسد و جریان تیریستور فقط توسط امپدانس بار محدود
می شود .

بهتر است به منظور تشریح مشخصه و خواص تیریستور حالتهای مختلف آن را (از نظر بایاس ) مورد بررسی قرار دهیم .

1-2-مشخصات تیریستور
برای اینكه بتوان وسیله های الكترونیكی را با كیفیت كافی مورد استفاده قرار داد و از آنها محافظت كرد بایستی مشخصات و خواص آنها كاملا معلوم شوند . مشخصات تیریستور را می توان با ملاحظه سه حالت مختلف اصلی این وسیله تعیین كرد :
1- شرایط بایاس معكوس

2- بایاس مستقیم و مسدود
3- بایاس مستقیم و هدایت
1-2-1-بایاس معكوس تیریستور (كاتد نسبت به آند مثبت)
در این حالت اتصالات اول و سوم به طور معكوس اتصال دوم به طور مستقیم بایاس می شوند و درست مثل یك اتصال p-n مقدار كمی جریان نشتی از كاتد به آند عبور خواهد كرد .

اعمال ولتاژ محرك مثبتی به دریچه تیریستور در حالی كه آند هنوز منفی است سبب می شود كه تیریستور رفتاری شبیه ترانزیستور داشته باشد و جریان معكوس نشتی آند تا مقدار قابل ملاحظه مقایسه ای با جریان دریچه افزایش یابد ، از این رهگذر اتلاف قدرت قابل ملاحظه ای در تیریستور وقوع خواهد یافت . زیاد گرم شدن اتصال می تواند سبب افسار گسیختگی حرارتی شود .

جریان آند با جریان اشباع معكوس اتصال اول به اضافه كسری از
جریان دریچه برابر است . جریان اشباع بستگی به درجه حرارت دارد . بنابراین بالا رفتن درجه حرارت اتصال باعث افزایش جریان اشباع می شود كه آن نیز موجب گرم شدن بیشتر اتصال می شود . ولتاژ بیشینه دریچه در شرایط بایاس معكوس غالباً توسط سازندگان برای محدود كردن اثر حرارت معین می شود .
افزایش ولتاژ بایاس معكوس باعث پهن شدن لایه های تهی اتصالات اول و سوم می شود . اتصال اول معمولاً بخش اعظم ولتاژ آند به كاتد را مسدود می كند ، لذا منطقه تهی این اتصال غالباً پهن است . به خاطر اینكه ولتاژ مسیر سوراخ كنی توسط تماس لایه های تهی اتصالات و به وجود نیاید لایه n وسطی را كمی پهن می سازند .

1-3-2-تیریستور بایاس مستقیم و مسدود (آند نسبت به كاتد مثبت)
اتصالات اول و سوم بایاس مستقیم و اتصال دوم بایاس معكوس
می شود . جریان آند در خلال مدتی كه یك اتصال p-n بایاس معكوس وجود دارد ، خیلی كم است و مقدارش برابر با جریان اشباع اتصال دوم به اضافه قسمتی از جریان دریچه است . جریان دریچه در طول این شیوه عمل با این كه خودش بایستی كوچك باشد جریان آند را افزایش می دهد .

1-2-3-تیریستور بایاس مستقیم و هدایت
چهار روش برای روشن كردن تیریستور وجود دارد و به محض اینكه هدایت شروع شد امپدانس صفر در مسیر عبور جریان از خود نشان می دهد . همان طوری كه از مشخصه كلی ولتاژ جریان یك تریستور ، در طول زمانی كه تریستور هدایت می كند افت ولتاژ بین آند و كاتد در حدود 1 تا 5/1 ولت است و اصولاً مستقل از جریان آند است . چهار روش راه اندازی تیریستور وجود دارد : 1) فعال سازی نوری 2) علائم الكتریكی 3)ولتاژ بایاس مستقیم با دامنه زیاد و 4)ولتاژ بایاس مستقیم با میزان صعود سریع وجود دارد . روش دوم ، یعنی راه اندازی توسط علائم الكتریكی مهمترین و معمول ترین روش است ، در حالی كه آخرین روش به علت طبیعت مزاحمی كه دارد قابل اجتناب است .

(الف) روشن كردن توسط نور
یك شعاع نوری كه از دریچه به سوی اتصال كاتد ، جهت داده
می شود ، می تواند انرژی كافی برای شكستن پیوندهای الكترونیكی در نیمه هادی را تولید و حاملهای اقلیت اضافی لازم جهت وصل كلید یا روشن كردن تریستور را مهیا كند .

(ب) روشن كردن توسط علائم الكتریكی اعمال شده به دریچه :
اگر تریستور در بایاس مستقیم قرار داشته باشد ، تزریق جریان به دریچه منجر به روشن شدن تریستور می گردد . این كار با اعمال پالس مثبت مناسب بین گیت و كاتد عملی خواهد شد . ، با افزایش جریان دریچه ، ولتاژ سد كنندگی مستقیم كاهش پیدا می كند .

تاخیر زمانی بین لحظه اعمال سیگنال به دریچه و لحظه هدایت تیریستور را زمان روشن شدن ton می نامیم . ton بنا به تعریف برابر است با فاصله زمانی بین لحظه ای كه جریان دریچه 10% جربان حالت پایدار دریچه ( ) و جریان تیریستور 90% جریان حالت پایدار روشن شدن خود ( ) می رسد .

ton مجموع زمان تاخیر td و زمان صعود tr می باشد . td بنا به تعریف فاصله زمانی بین لحظاتی است كه جریان دریچه به 10% مقدار نهایی خود و جریان حالت روشن تیریستور به 10 مقدار نهایی خود ( ) می رسد . ti نیز فاصله زمانی مورد نیاز است تا جریان آند از 10% جریان حالت روشن به 90% جریان حالت روشن برسد .

در طراحی مدار كنترل دریچه باید نكات زیر را رعایت كرد :
1-پس از روشن شدن تیریستور باید سیگنال دریچه را از روی دریچه برداریم ادامه اعمال سیگنال ، تلفات توان را در پیوند دریچه افزایش می دهد .
2-پهنای پالس دریچه tg باید طولانی تر از زمان رسیدن جریان آند به جریان نگهدارنده باشد . در عمل پهنای پالس دریچه را بیشتر از زمان روشن شدن تیریستور ton در نظر می گیرند .

اگر علامت دریچه قبل از اینكه جریان صعودی آند به جریان قفلی (به حداقل جریان لازم برای ادامه هدایت ) برسد به صفر تنزل یابد ، تیریستور دوباره خاموش خواهد شد . بلافاصله پس از آنكه جریان در آند از جریان قفلی تجاوز كرد تریستور تا زمانی كه جریان آند از جریان نگهدارنده ، كه كمتر از جریان قفلی است ، كمتر نشده است روشن خواهد ماند (این مساله پس زنی الكتریكی است) . در جریانهای بار كم ، به منظور اینكه در طول روشن بودن تیریستور متجاوز بودن جریان آن از جریان نگهدارنده تضمین شود ، ممكن است از یك مدار تخلیه خازنی یا مقاومت سالم ساز استفاده شود . جریان قفلی با جریانهای دریچه بزرگتر به آهستگی اضافه می شود .
در فاصله اولین روشن شدن تیریستور فقط سطح كوچكی در نزدیكی الكترود دریچه جریان آند را هدایت می كند به همین علت افزایش قابل ملاحظه ای جریان آند در مدتی كوتاه ، یعنی بزرگ ، قبل از گسترش هدایت در بین اتصال ممكن است سبب بالا رفتن حرارت موضعی به اندازه ای كه كافی برای خسارت دیدن تیریستور است ، شود . این گرم شدگی بیشینه تغییرات را در طول روشن شدن بین 3 تا 30 آمپر بر میكروثانیه محدود می كند ، گرچه تیریستورهای مخصوص سریع ممكن است قابلیت تغییرات جریانی تا آمپر بر میكرو ثانیه را هم داشته باشند .یك سلف سری شده با آند تغییرات را كاهش می دهد و پس از انكه تریستور به هدایت كامل رسید ممكن است كاری كرد تا سلف به حد اشباع برسد و مقدار بیشتری تا جریان بار كامل داشته باشد . این سلف همچنین باعث كاهش تلفات روشن و خاموش شدن می شود . ولی قادر است سبب صعود ولتاژ گذاری معكوس ، كه به نوبه خود مخرب است ، نیز شود . جریان دریچه بالاتر نیز به افزایش قابلیت ایستادگی آند در مقابل منجر می شود .

زمان ، شروع روشن شدن تریستور توسط ولتاژ پله ای اعمال شده به دریچه را معین می كند . دوره تاخیر زمانی بین پیشانی پالس دریچه و شروع افزایش سریع جریان آند است . بنابراین پالس دریچه بایستی حداقل دارای دوره ثانیه باشد . اتلاف قدرت در تیریستور در دوره ، به علت افزایش سریع جریان در روی یك سطح كوچك در حالی كه افت ولتاژ هنوز قابل ملاحظه است بیشرین مقدار را خواهد داشت . دوره زمان گسترش رسانندگی است و نیز مدت زمانی است كه افت ولتاژ در تیریستور به حالت پایدار می رسد .

(پ) روشن كردن با ولتاژ شكست
افزایش ولتاژ مستقیم آند به كاتد باعث افزایش پهنای منطقه تهی اتصال 2 و همچنین ازدیاد ولتاژ شتاب دهنده حاملهای اقلیت همان اتصال می شود . این حاملها با اتمهای ثابت برخورد می كنند و حاملهای اقلیت بیشتری را تا رسیدن به شكست بهمنی در اتصال به جلو می رانند . این شكست اتصل 2 رادر جهت مستقیم بایاس می كند ، و در این حالت جریان آند تنها توسط امپدانس بار مدار خارجی محدود می شود .
در ولتاژ شكست تیریستور از وضعیت ولتاژ زیاد در دو سر خود با جریان نشتی خیلی كم به وضعیت ولتاژ خیلی كم با جریان مستقیم زیاد تغییر مشخصه می دهد ، یعنی ، با ولتاژ تیریستور روشن
می شود .
اثرات سطحی پولك سیلیكونی احتمالاً لایه بار فضا را به طور موضعی
فشرده می سازد و ولتاژ قطع را كاهش می دهد . این پدیده معمولاً در اطراف سطح برونی پیوندگاه به طور غیریكنواخت اتفاق می افتد . در نتیجه ممكن است كل جریان بهمنی از طریق سطح كوچكی عبور كند و اتصال p-n در اثر گرمازدگی از بین برود . در ساختمان تیریستورهای ولتاژ بالا این نقیصه محیطی رایج است . كناره مناسب یا پخ بودن لبه پولكی جایی كه انتشار اتصال سطح را قطع می كند ، ساخت و تولید تیریستورهای ولتاژ بالا و قابل اعتمادی را ممكن می سازد .
ولتاژ شكست از ولتاژ معكوس اسمی بیشتر است ، و این روش روشن كردن فقط برای دیودهای چهارلایه p-n-p-n مورد استفاده قرار می گیرد .

(ت) روشن كردن
میزان افزایش سریع ولتاژ مستقیم آند به كاتد سبب می شود كه توسط خارنهای موجود بین آند – دریچه و دریچه – كاتد جریان گذرا در دریچه ایجاد شود . ابن تغییر سریع ولتاژ می تواند تیریستور را روشن كند ولی بایستی از آن اجتناب ورزید . تیریستورها محدودیتی از 20 الی 200 ولت بر میكرو ثانیه تغییرات ولتاژ بر حسب زمان در آند دارند ، با این تیریستور های ولتاژ بالای 1600 ولت با مقدار بیشتر از 500 ولت بر میكروثانیه وجود دارد كه در آنها حساسیت دریچه كمتر است . عملاً مقدار برای كلید زنی با استفاده از یك مقاومت خارجی در مسیر دریچه به كاتد قابل افزایش است .

1-2-4-خاموش شدن تیریستور
خاموش شدن تیریستور به این معنی است كه هدایت در جهت مستقیم قطع می شود و اعمال دوباره ولتاژ مثبت در آند بدون وجود علامت دریچه باعث عبور جریان نخواهد شد ، جا به جایی فرآیند خاموش شدن تیریستور است .
سه روش زیر برای قطع تیریستور وجود دارد كه عبارتند از : جابجایی طبیعی ، خاموشی با بایاس معكوس و خاموشی دریچه .

الف) جابجایی طبیعی
موقعی كه جریان آند به مقدار كمتر از جریان نگهدارنده كاهش یابد تیریستور خاموش یا قطع می شود . به هر حال لازم به تذكر است كه میزان اسمی جریان آند معمولاً بیشتر از 1000 برابر جریان نگهدارنده است . از آنجا كه در مدارهای جریان مستقیم ولتاژ آند نسبت به كاتد همواره مثبت باقی
می ماند ، جریان آند فقط در موقع كلید خط ، افزایش امپدانس مدار ، و یا انشعاب قسمتی از بار توسط مدار موازی (از طریق موازی كردن مداری) باتیریستور یعنی همانا اتصال كوتاه كردن تیریستور می تواند كاهش
یابد .

ب)خاموش یا بایاس معكوس :
به منظور ایجاد ولتاژ بایاس معكوس در دو سر تریستوری كه در خط جریان مستقیم قرار دارد ، می توان از خازنها استفاده كرد . روش تخلیه خازن به طور موازی با تیریستور برای خاموشی تیریستور را ، جا به جایی اجباری گویند .

مدارهای جا به جایی اجباری چون دارای جریان زیاد هستند و افت حرارتی در مسائل مربوط به طراحی اولویت زیادی دارد ، بیشتر مورد توجه قرار می گیرند .
این عمل را به طرق زیادی می توان عملی كرد . ساده ترین روش ، جا به جایی فاز است یعنی موقعی كه منبع تغذیه متناوب است ، پس از نیم سیكل تیریستور به طور معكوس بایاس ، و خاموش خواهد شد . گذشت 20 میكروثانیه از زمان مثبت شدن كاتد الزاماً موجب خاموشی نمی شود ، بلكه تیریستور

موقعی قطع یا خاموش می شود كه جریان مستقیم در آن به صفر تنزل كند و این بستگی به راكتانس بارخواهد داشت . اگر بار خازنی باشد جریان قبل از ولتاژ به صفر تقلیل می یابد ، كه این خود را ، به مثابه جا به جایی اجباری از طریق تشدید و در حالی كه منبع تغذیه مدار از نوع جریان مستقیم است نشان می دهد . در زیر چهار نوع مدار خاموش كننده خازنی تشریح شده است . لیكن انتخاب یكی از چهار نوع و یا روش دیگر اغلب به كاربرد تیریستور ارتباط دارد .

خود جابه جایی توسط مدار تشدید

صفحه X خازن C موقعی كه تیریستور می خواهد روشن شود و جریان بار را هدایت كند مثبت است ، و به محض روشن شدن تیریستور خازن از طریق تیریستور و سلف L (در مدار تشدید ) تخلیه ، و قطبیت صفحاتش عوض می شود . جریان تشدید پس از نیم سیكل معكوس خواهد شد و اگر مقدارش بزرگتر از مقدار جریان بار باشد تیریستور خاموش می شود . حال اگر بار اتصال كوتاه شود در آن صورت مدار تشدید نمی تواند جریان زیادی به اندازه كافی برای خاموش كردن تیریستور مهیا سازد . لذا ، بایستی برای كلیه بارها رابطه زیر برقرار باشد .

كه در آن زمان جابجایی بر حسب میكرو ثانیه و مقاومت بار است . عملاً مقدار خازن C از این مقدار به مقدار كمینه ای كه جابجایی قابل اعتمادی ایجاد كند تقلیل می یابد .
مدار مشابهی كه ولتاژ معكوس توسط خاصیت تشدید مدار فراهم
می كند یعنی اینكه وقتی خازن باردار شد مدار تشدید سعی در ایجاد جریان معكوسی برای خاموش كردن تیریستور می كند. دوره هدایت با مقادیر L و C كه مقادیر ثابتی هستند تعیین می شود.

(ب) خاموش كردن تیریستور توسط مدار تشدید كمكی
تیریستور بایستی به منظور باردار شدن خازن C قبل از تیریستور اصلی روشن شود تا به محض باردار شدن خازن و افت جریان مدار به مقدار زیر جریان نگهدارنده ، تیریستور خاموش شود . اكنون تیریستور می تواند برای عبور جریان بار و جریان تشدید مدار LC روشن شود . موقعی كه خازن C قطبیت خود را عوض كرد ، یعنی موقعی كه صفحه Y نسبت به صفحه X مثبت شد و اختلاف پتانسیل بین دو صفحه به دو برابر ولتاژ منبع تغذیه نزدیك شد ، دیود از تغییر بیشتر بار در صفحات خازن جلوگیری می كند . در این لحظه اگر تیریستور برای دومین بار روشن شود ولتاژ دو سر خازن تیریستور را بایاس معكوس ، و آن را خاموش می كند . همانند قسمت الف در این مدار بایستی بین ظرفیت خازن و زمان خاموش شدن و مقاومت بار رابطه زیر برقرار باشد .

زمان هدایت تیریستور نبایستی خیلی طولانی شود چون وجود جریان نشتی معكوس در دیود و تیریستور باعث تخلیه خازن می شود و در طول زمان معینی ولتاژ دو سرخازن برای خاموش كردن توام با اطمینان تیریستور كافی نخواهد بود. بنابراین معمولآً از این مدار در مواقعی كه جریان مستقیم متوسط متغیری مورد لزوم است استفاده می شود ، با كلید زنی سریع تیریستور و تغییر نسبت به زمان وصل به قطع ، به این منظور نائل می شوند .

(پ)خاموش كردن تیریستور توسط خازن موازی
طرز كار این مدار به این صورت است كه در زیر تشریح می شود : مدار با خاموش بودن تیریستور و هدایت جریان بار توسط تیریستور شروع به كار می كند . صفحه Y از خازن C تقریباً به علت افت كم ولتاژ در دو سر تیریستور دارای پتانسیل معادل زمین یا صفر است و صفحه X دارای پتانسیل مثبتی معادل پتانسیل منبع تغذیه خواهد بود ، زیرا خازن C از طریق C ، R و باردار می شود . اگر انرژی ذخیره شده در خازن C موقعی كه روشن می شود به اندازه كافی زیاد باشد خازن C شروع به خالی شدن می كند و را به مدتی بیش از زمان خاموش شدن (تیریستور) بایاس معكوس می كند . روشن شدن یكی از تیریستورها
باعث خاموش شدن تیریستور دیگر می شود ، این سیستم مرتباً تكرار
می شود .

برای دریافت اینجا کلیک کنید