موضوع مقاله: تریستور | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تریستور | مقدمه: آند و کاتد به مدار قدرت متصل می‌شوند و گیت به مدار کنترل وصل شده و جریان به مراتب کمتری می‌کشد. | ## بخش 1: تریستور | همانگونه که در رله با اعمال ولتاژ به سیم‌پیچ، کنتاکتِ بازِ رله بسته می‌شود، در تریستور نیز با اعمال ولتاژ به پایه‌های کاتد و گِیت، جریان بین پایه‌های آند و کاتد برقرار می‌شود. از تفاوت‌های تریستور و رله این است که رله یک کلید الکترومکانیکی است اما تریستور یک کلید الکترونیکی که صدا و جرقه تولید نمی‌کند. از طرف دیگر تریستور یک کلید یک‌جهته است و جریان در آن همیشه از آند به کاتد برقرار می‌شود و اگر بخواهیم جریان دوطرفه داشته باشیم باید دو تریستور را، یکی برعکس دیگری، با هم موازی کنیم. تفاوت دیگر تریستور و رله در این است که بر خلاف رله‌ها که با قطع ولتاژ سیم‌پیچ، رله خاموش می‌شود، تریستور با قطع ولتاژ گیت خاموش نخواهد شد و باید آن را خاموش کرد. پس از روشن‌شدن تریستور ولتاژ آند-کاتد بسیار ناچیز خواهد شد به طوری که در مقاصد عملی VAK≈۰ در نظر می‌گیرند و می‌توان گفت که تریستور در هنگام هدایت تقریباً مانند یک اتصال‌کوتاه عمل می‌کند. تریستور بسیار سریع روشن می‌شود، به مدت‌زمان لازم برای روشن کردن تریستور زمان روشن‌سازی می‌گویند که با ton نمایش داده می‌شود و حدود ۱ تا ۳ میکروثانیه است. پهنای پالس جریان اعمالی به گیت که برای روشن‌شدن تریستور استفاده می‌شود حدود ۱۰ تا ۵۰ میکروثانیه است و دامنه‌ای حدود ۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌آمپر دارد. زاویهٔ آتش برای موج‌های متناوب ورودی می‌توان محور افقی که بیان‌گر فازِ موج است را برحسب درجه از صفر تا ۳۶۰ تقسیم‌بندی کرد (معادل صفر تا رادیان). اگر شرط مثبت‌بودن آند نسبت به کاتد برقرار باشد، می‌توان پالس اعمالی به گیت را به گونه‌ای تنظیم کرد که در لحظه‌ای به‌خصوص از شکل موج ورودی تریستور روشن شود که این لحظه معادل زاویه‌ای معین خواهد بود. با تعیین زاویهٔ آتش مناسب می‌توان مقدار مؤثر ولتاژ خروجی را تغییر داد که از آن در مدارهای کنترل دور موتورهای جریان مستقیم، یکسوکننده‌های کنترل‌شده و راه‌اندازهای نرم استفاده می‌شود. روشن‌شدن با تغییر ناگهانی ولتاژ اگر به صورت ناگهانی ولتاژ مستقیم زیادی به تریستور اعمال شود، حتی بدون وجود جریان گیت، تریستور ممکن است روشن شود، این پدیده را روشن‌سازی dv/dt می‌نامند که ممکن است در عملکرد مدارها مشکل ایجاد کند. | ## بخش 2: تریستور | برای جلوگیری از این اتفاق از یک مدار حفاظتی RC (اسنابر مقاومتی-خازنی) به همراه تریستور استفاده می‌شود. در مدارهای جریان متناوب به علت تغییر خودکار پلاریتهٔ دو سر آند و کاتد، تریستور به صورت خودکار خاموش می‌شود که به این حالت کموتاسیون طبیعی می‌گویند. برای خاموش‌کردن تریستوری که روشن‌شده‌است باید یکی از شرایط زیر برقرار شود: ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود. در روش اول خاموش کردن تریستور، دو پیوند از سه پیوند آن در گرایش معکوس قرار می‌گیرند و پیوند سوم گرایش مستقیم خواهد داشت، در این حالت تریستور جریان نشتی کمی از خود نشان می‌دهد. مدار کموتاسیون اگر بخواهیم به صورت ناگهانی جریان تریستور را در یک لحظهٔ مشخص قطع کنیم، باید آن را در گرایش معکوس قرار دهیم (VAK منفی شود). برای انجام این کار که به آن کموتاسیون اجباری می‌گویند، از مدار کموتاسیون استفاده می‌شود. در بیشتر مدار کموتاسیون خازنی از پیش شارژشده وجود دارد که ولتاژ آن به دو سر تریستور اعمال می‌شود تا در گرایش معکوس قرار بگیرد. پس از اعمال این ولتاژ جریان آند تریستور به سرعت کاهش یافته تا اینکه صفر می‌شود و برای لحظاتی جریان معکوس نیز برقرار می‌گردد. مدت زمان بین صفرشدن جریان آند تا لحظهٔ آماده شدن تریستور برای سد ولتاژ مستقیم را زمان خاموش‌شدن تریستور می‌گویند. زمان خاموش‌شدن اگر بلافاصله پس از صفرشدن جریان آند تریستور، ولتاژ گرایش مستقیم به آن اعمال شود، حتی با وجود صفر بودن جریان گیت، تریستور ممکن است دوباره هدایت کند. برای آنکه تریستور بتواند ولتاژ گرایش مستقیم را سد کند، باید برای مدتی معین تریستور را در حالت گرایش معکوس قرار داد. | ## بخش 3: تریستور | به عبارت دیگر زمان خاموش‌شدن تریستور، حداقل زمانی است که از لحظهٔ صفرشدن جریان آند تا آمادگی تریستور برای سد ولتاژ مستقیم طول می‌کشد. اگر تریستور در دستهٔ کلیدهای بطئی قرار می‌گیرد و اگر تریستور در دستهٔ کلیدهای سریع قرار می‌گیرد. در مدارهای عملی باید طراحی به گونه‌ای انجام شود که زمان قطع مدار از زمان خاموش‌شدن دیود بیشتر باشد یعنی tq>toff باشد، در غیر این صورت تریستور، ناخواسته روشن خواهد شد که به این حالت کموتاسیون ناموفق می‌گویند. اگر جریان گیت تریستور (ig) صفر و ولتاژ آند بیشتر از کاتد باشد، دو پیوند از سه پیوند نیمه‌هادی‌های موجود در تریستور در گرایش مستقیم قرار می‌گیرند، اما یکی از پیوندها در گرایش معکوس است و تریستور در مقابل جریان مقاومت زیادی از خود نمایش می‌دهد. اگر افزایش ولتاژ آند نسبت به کاتد ادامه پیدا کند، به ولتاژ بحرانی خواهد رسید و تریستور به مرحلهٔ هدایت قوی می‌رسد. برای حفاظت تریستور در برابر تغییرات ناگهانی جریان از یک اندوکتانس (سلف) قبل از آن استفاده می‌کنند. انواع تریستور تریستورهای قدرت را معمولاً به دو صورت دیسکی و اِستاد (Stud) می‌سازند. تفاوت این دو نوع تریستور در این است که نوع استاد سرعت قطع و وصل پایین‌تری نسبت به نوع دیسکی دارد و معمولاً در مدارهای یکسوکنندهٔ کنترل‌شده به کار می‌رود. نوع دیسکی در اینورترها کاربرد دارد و حتماً باید با گرماگیری که گیت آن را تحت فشار قرار می‌دهد استفاده شود در غیر این صورت گیت تریستور تحریک‌پذیر نخواهد بود. تریستور خاموش‌شونده با گیت تریستور خاموش‌شونده با گیت یا جی‌تی اُ (Gate turn off, GTO) یک گونهٔ خاص از تریستور است که همانند تریستور معمولی با اعمال پالس جریان مثبت به گیت روشن می‌شود و می‌توان با اعمال پالس جریان منفی به گیت آن را خاموش کرد. | ## جمع‌بندی | تریستور کنترل‌شده با نیمه‌رسانای اکسید-فلز تریستور کنترل‌شده با نیمه‌رسانای اکسید-فلز یا اِم‌سی‌تی، نوعی تریستور است که ویژگی‌های ترانزیستورهای اثر میدان و تریستور را هم‌زمان در خود دارد.