Đặc tính volt-ampere của thyristor SCR

Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về đặc tính volt-ampere của thyristor SCR một cách chi tiết.

Đó là đường cong giữa điện áp anode - cathode (V) và dòng điện anode (I) của thyristor ở dòng điện cổng không đổi.

Hình dưới là đường đặc tính VI của thyristor điển hình

Những điểm quan trọng về đặc tính volt-ampere của thyristor

Đặc tính thuận

Khi anode là dương so với cathode, đường cong giữa V và I được gọi là đặc tính thuận.

Trong hình, OABC là đặc tính thuận của thyristor tại IG = 0.

Nếu điện áp cung cấp được tăng lên từ 0, một điểm đạt được (điểm A) khi thyristor bắt đầu dẫn.

Trong điều kiện này, điện áp trên thyristor đột ngột giảm xuống như được thể hiện bởi đường cong AB và hầu hết điện áp cung cấp xuất hiện trên điện trở tải RL.

Nếu dòng điện cổng thích hợp được tạo ra để chạy, thyristor có thể đóng ở điện áp cung cấp nhỏ hơn nhiều.

Đặc tính nghịch

Khi anode là âm so với cathode, đường cong giữa V và I được gọi là đặc tính nghịch.

Điện áp nghịch không đi qua thyristor khi nó hoạt động với nguồn điện xoay chiều.

Nếu tăng dần điện áp ngược, lúc đầu dòng anode vẫn nhỏ (tức là dòng rò) và ở một số điện áp ngược, đánh thủng kiểu thác xảy ra và thyristor bắt đầu dẫn nhiều theo hướng ngược lại như đường cong DE.

Điện áp ngược cực đại mà tại đó thyristor bắt đầu dẫn nhiều được gọi là điện áp đánh thủng ngược.

Thyristor hoạt động bình thường

Để vận hành thyristor hoạt động bình thường, cần lưu ý các điểm sau:

Điện áp nguồn thường nhỏ hơn nhiều so với điện áp ngắt.

Thyristor được bật bằng cách vượt qua lượng dòng cổng thích hợp (vài mA) chứ không phải bằng điện áp ngắt.

Khi thyristor được vận hành từ nguồn AC, điện áp ngược đỉnh xuất hiện trong nửa chu kỳ âm không được vượt quá điện áp đánh thủng ngược.

Khi thyristor được TẮT từ trạng thái BẬT, dòng điện anode phải được giảm xuống dòng điện giữ.

Nếu dòng điện cổng tăng lên trên giá trị yêu cầu, thyristor sẽ đóng lại ở mức điện áp nguồn giảm nhiều.

Các thuật ngữ quan trọng trong đặc tính V-I của SCR

Các thuật ngữ sau được sử dụng nhiều trong SCR:

• Điện áp ngắt
• Điện áp ngược đỉnh
• Dòng giữ
• Định mức dòng thuận
• Định mức nung chảy mạch (circuit fusing rating)

Điện áp ngắt

Đó là điện áp thuận tối thiểu, cổng đang mở, tại đó thyristor bắt đầu dẫn điện mạnh, tức là được bật.

Do đó, nếu điện áp ngắt của SCR là 200 V, có nghĩa là nó có thể chặn một điện áp thuận (tức là thyristor vẫn mở) miễn là điện áp nguồn nhỏ hơn 200 V. Nếu điện áp nguồn lớn hơn giá trị này, thì SCR sẽ được bật.

Trong thực tế, thyristor được làm việc với điện áp nguồn nhỏ hơn điện áp ngắt và sau đó nó được bật nhờ một điện áp nhỏ đặt vào cổng.

Các SCR bán trên thị trường có điện áp ngắt từ khoảng 50 V đến 500 V.

Điện áp ngược đỉnh (PRV)

Đây là điện áp ngược tối đa (cathode dương so với anode) có thể được cấp cho thyristor mà không dẫn theo chiều ngược lại.

PRV là một cân nhắc quan trọng trong khi kết nối SCR trong mạch điện xoay chiều. Trong nửa âm của nguồn xoay chiều, điện áp ngược được đặt trên thyristor. Nếu PRV vượt quá, có thể xảy ra đánh thủng kiểu thác và thyristor sẽ bị hỏng nếu mạch ngoài không giới hạn dòng điện.

SCR bán trên thị trường có định mức PRV lên đến 2,5 kV.

Dòng giữ

Đây là dòng anode cực đại, cổng đang mở, tại đó SCR được TẮT từ trạng thái BẬT.

Khi thyristor ở trạng thái dẫn, nó không thể được TẮT ngay cả khi điện áp cổng bị loại bỏ.

Cách duy nhất để tắt hoặc mở SCR là giảm điện áp nguồn xuống gần như bằng không, lúc này transistor bên trong thoát ra khỏi trạng thái bão hòa và mở thyristor.

Dòng điện anode trong trường hợp này rất nhỏ (vài mA) và được gọi là dòng điện giữ.

Như vậy, nếu SCR có dòng điện giữ là 5mA, có nghĩa là nếu dòng điện anode được tạo ra nhỏ hơn 5 mA thì thyristor sẽ bị tắt.

Định mức dòng thuận

Đây là dòng điện anode tối đa mà SCR có thể đi qua mà không bị phá hủy.

Mỗi thyristor đều có giá trị an toàn của dòng thuận mà nó có thể dẫn. Nếu giá trị của dòng điện vượt quá giá trị này, SCR có thể bị phá hủy do quá trình nung nóng mạnh tại mối nối.

Ví dụ, nếu một thyristor có định mức dòng thuận là 40A, điều đó có nghĩa là SCR chỉ có thể mang 40A. Bất kỳ nỗ lực nào vượt quá giá trị này sẽ dẫn đến việc phá hủy thyristor.

Các SCR có trên thị trường có định mức dòng thuận từ khoảng 30A đến 100A.

Định mức nung chảy mạch (I2t)

Nó là sản phẩm của dòng điện tăng tiến vuông góc và thời gian của dòng điện tăng lên, tức là

Định mức nung chảy mạch = I2t

Định mức nung chảy mạch cho biết khả năng dòng điện thuận tối đa của thyristor.

Ví dụ, hãy xem xét một SCR có định mức nung chảy mạch là 90 A2. Nếu vượt quá định mức này trong mạch thyristor, thiết bị sẽ bị phá hủy do tiêu tán công suất quá mức.