Co to jest prostownik sterowany krzemem?
Prostownik sterowany krzemem (SCR) to półprzewodnikowe urządzenie zaprojektowane do przełączania i kontroli obciążeń wysokoprądowych. SCR jest zasadniczo regulatorem prądu, który włącza się przy pomocy zewnętrznego napięcia wyzwalającego. Urządzenia SCR mają również wstępnie ustawioną wartość prądu trzymania, poniżej której nie przewodzą, nawet jeśli są włączone. Pozwala to kontrolować, kiedy urządzenie się włączy i minimalny prąd, który przejdzie. Prostowniki sterowane krzemem są zwykle stosowane w aplikacjach wysokoprądowych i wysokonapięciowych, chociaż często można je znaleźć w systemach o niższym napięciu, takich jak ściemniacze lamp.
SCR składają się z czterech naprzemiennych warstw materiałów półprzewodnikowych p i n. Zewnętrzny przewód, zwany bramą, jest podłączony do drugiej warstwy p. Bramka służy do zasilania napięcia wyzwalającego, które powoduje włączenie SCR i rozpoczęcie przewodzenia. Płytki półprzewodnikowe są formowane w zwartą granulkę zawartą w obudowie molibdenowej lub wolframowej. Obudowa jest wyposażona w gwintowany kołek na jednym końcu, aby umożliwić przymocowanie radiatora do bramki i głównych przewodów wejściowych znajdujących się na drugim końcu.
Prostownik sterowany krzemem pozostanie nieaktywny lub otwarty do momentu otrzymania z góry określonego impulsu bramki lub wyzwalacza, w którym to momencie urządzenie włączy się i przepuści prąd. Po włączeniu napięcie bramki może zostać usunięte, a SCR będzie nadal przewodził, dopóki przepływ prądu nie spadnie poniżej ustalonego poziomu. To ustawione minimum jest znane jako prąd trzymający urządzenia; nawet jeśli SCR odbierze impuls bramkowy, nie włączy się, jeśli główny prąd zasilający spadnie poniżej tego poziomu. Te cechy sprawiają, że sterowany krzemem prostownik jest idealnym komponentem do ściśle kontrolowanego przełączania prądu.
Napięcie bramki prostownika jest również zmienną funkcją w jego działaniu. Każdy sterowany krzemem prostownik ma znamionowe napięcie progowe, poniżej którego urządzenie się nie aktywuje. Ta funkcja zapewnia projektantom obwodów dodatkową kontrolę i elastyczność w warunkach przełączania prostowników. Obwód sterowania bramą jest często wyposażony w urządzenie zabezpieczające zwane tłumikiem. Zapobiega to nagłemu wzrostowi napięcia przykładanego do prostownika, który nie indukuje sprzężenia pojemnościowego w bramie i nieumyślnie go włącza.
SCR jest zwykle stosowany w obwodach o bardzo wysokich wartościach prądu i napięcia. Nowoczesne SCR mogą wygodnie przełączać wartości mocy powyżej miliona watów i stały się integralną częścią konwersji prądu przemiennego wysokiego napięcia (AC) na konwersję prądu stałego (DC). Te ciężkie warianty są często chłodzone wodą i zawieszane w wielkich stosach pod sufitami urządzeń do przenoszenia mocy. SCR można również znaleźć w zastosowaniach domowych wykorzystujących znacznie niższe poziomy mocy, takie jak sterowniki silników, sterowniki ogrzewania i duże ściemniacze światła.