الثايرستور تركيبة وخصائصة thyristor

بسم الله الرحمن الرحيم

مقدمة: 

الثايرستور هو من أشباه الموصلات ويحتوي على ثلاثة أطراف. عندما يتعرض طرف معين من هذه الأطراف إلى تيار صغير (إشارة التحكم)  يسمح الثايرستور بمرور تيار عالي بالمرور عبر الطرفين الآخرين. إشارة التحكم هذه  إما أن تكون موجودة ( ON ) أو غير موجودة ( OFF ) ولذلك فإن الثايرستور يعمل كمفتاح ولا يمكن استخدامه كمضخم كالترانزستور .

التركيب والخصائص:

 يتكون الثيرستور من اربع طبقات من نبائط اشباه الموصلات مرتبة على هيئة pnpn ومكونة من ثلاث وصلات (Junction) هي J1 . J2 . J3

كما هو موضح في الشكل أ من الرسم :

وللثيرستور ثلاث اطراف هي الانود (Anode) والكاثود (Cathode) والبوابة (Gate) 

ويوضح الشكل ب الرمز الالكتروني للثيرستور والمستخدم في الدوائر الكهربائية .

حالات الثايرستور (States of Thyristor).

 عندما يكون جهد الانود موجبا بالنسبة لجهد الكاثود , تصبح الوصلتان J1 و J3 في حالة انحياز امامي (Forward bias) اما الوصلة J2 تكون في حالة انجياز عكسي (Reverse bias) وبذلك لا يمر تيار في الثيرستور باستثناء تيار ذو قيمة صغيرة جدا يسمى تيار التسرب (Leakage current) وفي هذه الحالة يقال ان الثايرستور معاق اماميا (Forward blocking) كما هو موضح في الشكل التالي :

عندما يكون جهد الانود سالبا بالنسبة لجهد الكاثود , تكون الوصلة J2 في حالة انحياز امامي ولكن الوصلتين J1 و J3 تكونان في حالة انحياز عكسي ,

وبذلك يصبح الثايرستور في حالة اعاقة عكسية (Reverse blocking ) ولا يمر تيار ,, سوى تيار صغير جدا يسمى تيار التسرب العكسي ,

وكما هو موضح في الشكل التالي :

يمكن ان يوصل الثيرستور تيار امامي اذا كان الجهد الامامي VAK  اكبر من الصفر وتم تطبيق جهد موجب بين البوابة والكاثود ويقال ان الثيرستور في هذه الحالة قد انتقل من حالة الاعاقة الامامية الى التوصيل الامامي (Forward conducting) كما في الشكل التالي :

منحنى الخواص للثايرستور :

- في حالة الانحياز الامامي  حيث جهد المصعد موجب بالنسبة لجهد المهبط , تكون الوصلتان J1 و J3 في حالة احياز امامي بينما الوصلة J2 في حالة انحياز عكسي ,,, وبالتالي لا تسمح الوصلة  J2 سوى بمرور تيار صغير جدا خلال الثايرستور ويكون اتجاهه من المصعد الى المهبط ,,

ويعرف بتيار التسرب الامامي (Forward leakage current) ويصبح الثايرستور عندئذ في حالة القطع الامامي (Forward off state)

كما في الجزء AO في الشكل التالي :

بزيادة جهد المصعد بالنسبة لجهد المهبط الى ان يصل الى قيمة كبيرة جدا تسمى قيمة جهد الانهيار الامامي (Forward Breakdown voltage)

ويرمز لها بالرمز VFB فان الوصلة J2 تنهار, ويحدث انخفاض مفاجئ في مقاومة الثايرستور مما يؤدي الى مرور التيار عبر الثايرستور من المصعد الى المهبط ,وبذلك نحصل على حالة التوصيل الامامي (On state) كما هو موضح في الجزء BC في الشكل السابق.

بما ان قيمة جهد الانهيار الامامي التي تنهار عندها الوصلة J2 تقل مع زيادة تيار البوابة فانه يمكن التحكم في لحظة انهيار الوصلة J2 بتطبيق نبضة على البوابة وهو ما يسمى بعملية اشعال او قدح الثايرستور ,,

مع زيادة التيار الداخل الى البوابة الى قيم كبيرة فان جهد الانهيار الامامي يقل كثيرا , ويصبح منحنى الخواص للثايرستور شبيها بمنحنى الخواص للثنائي العادي كما في الشكل السابق ,, وبمجرد انتقال الثايرستور الى حالة التوصيل فان البوابة تفقد سيطرتها عليه , ويبقى في هذه الحالة مالم يقل الجهد عن طرفيه عن جهد الامساك VH اي (Holding current) .

-  في حالة الانحياز العكسي فان جهد المصعد يكون سالبا بالنسبة لجهد المهبط وبالتالي تكون الوصلة J2 في حالة انحياز امامي 

بينما الوصلتين  J1 و J3 في حالة انحياز عكسي ولذلك لا تسمح الوصلتين  J1 و J3 سور بمرور تيار صغير جدا من المهبط الى المصعد ويسمى هذا التيار بتيار التسرب العكسي (Reverse laekage currunt) وهو ذو قيمة اقل بكثير من قيمة تيار التسرب الامامي ,

كما في الشكل DO في الشكل السابق :

لاتنسى التعليق