17 – Polovodičové spínací součástky, VA charakteristika

Polovodičové spínací součástky

• Tranzistor (také zapojení, zesilovač a spínač, rozdíl mezi bipolárním a unipolárním)
• Tyristor (také zde)
• Triak (také zde)

Tranzistor

Tranzistory jsou zesilovací (aktivní) polovodičové prvky. Je možno je dělit na bipolární a unipolární, podle toho, zda se na zesilování podílí oba typy nosičů nábojů (vodivostní elektrony i díry) nebo jen jeden typ nosičů.

Malá změna proudu báze I_B způsobí v tranzistoru velkou změnu proudu kolektoru I_C (tranzistor má velké proudové zesílení). Po odpojení proudu I_B ihned klesne proud I_C do závěrné oblasti.

U tranzistoru zapojeného jako spínač se používají pouze dva stavy:

• sepnut – v oblasti saturace (přebuzení)
• rozepnut – v závěrné oblasti

K buzení tranzistoru jako spínač se používá proud I_B=k*I_Bmin. V praxi se volí k = 2 až 5

Tyristor

Tyristor je polovodičová součástka tvořená čtyřmi vrstvami polovodiče P a N. Na vnitřní vrstvu polovodiče P (P-Gate), nebo N (N-Gate) je připojena řídící elektroda Gate.

 

Charakteristika v propustném směru s odpojenou řídící elektrodou je stejná jako charakteristika čtyřvrstvé diody – při průrazném napětí napětí na tyristoru prudce poklesne a proud vzroste.

Prochází-li proud řídící elektrodou, spínací napětí se snižuje. Tyristor lze sepnout krátkým impulzem do řídící elektrody – nejčastější způsob řízení. Pokud proud, který protéká tyristorem klesne pod hodnotu I_H (přídržný proud) tyristor se opět uzavře.

Triak

K řízení střídavého proudu je možno použít dvou tyristorů v antiparalelním zapojení, jeden typu
P-Gate a druhý typu N-Gate. Realizace tohoto zapojení v rámci jedné součástky se nazývá triak. Je to triodový obousměrný tyristor s jednou řídící elektrodou. Zapalovací impulz sepne dle polarity jeden ze dvou tyristorů v triaku.

Triak lze v obvodu střídavého i stejnosměrného proudu sepnout v obou směrech.

Triak má oproti dvou tyristorům zapojených v antiparalelním zapojení nevýhodu v krátké době k obnovení závěrného stavu. Proto se nehodí k řízení větších frekvencí. U větších výkonů se používají dvojité tyristory (zejména kvůli větší účinnosti chlazení).