بشكل عام ، نحن نستخدم الكثير المكونات الكهربائية والإلكترونية أثناء تصميم مشاريع الإلكترونيات والدوائر العامة. تتضمن هذه المكونات الأساسية المقاومات ، الترانزستورات ، المكثفات ، الثنائيات ، المحاثات ، المصابيح ، الثايرستور أو مقومات التحكم بالسيليكون ، الدوائر المتكاملة ، وما إلى ذلك. دعونا ننظر في المقومات التي تصنف إلى نوعين مثل المعدلات غير المنضبط (الثنائيات) ومعدلات التحكم (الثايرستور). في الواقع ، يرغب العديد من طلاب الهندسة وهواة الإلكترونيات في معرفة أساسيات المكونات الكهربائية والإلكترونية. ولكن ، هنا في هذه المقالة ، دعونا نناقش بالتفصيل أساسيات وخصائص البرنامج التعليمي لمعدل الثايرستور أو السليكون.

السيليكون المعدل للرقابة

المعدل المتحكم فيه بالثايرستور أو السيليكون هو جهاز أشباه الموصلات متعدد الطبقات ويشبه الترانزستور. السيليكون المعدل للرقابة يتكون من ثلاث محطات (الأنود ، الكاثود ، والبوابة) على عكس المعدل الثنائي (الأنود والكاثود). تسمى الثنائيات كمعدلات غير متحكم فيها لأنها تجري (أثناء حالة التحيز الأمامي دون أي تحكم) عندما يكون جهد الأنود للديود أكبر من جهد الكاثود.

الصمام الثنائي والثايرستور

لكن ، المقومات التي يتم التحكم فيها بالسيليكون لا تعمل على الرغم من أن جهد الأنود أكبر من جهد الكاثود ما لم يتم تشغيل طرف البوابة (الطرف الثالث). وبالتالي ، من خلال توفير نبضة التشغيل لطرف البوابة ، يمكننا التحكم في تشغيل (تشغيل أو إيقاف) الثايرستور. ومن ثم ، يُطلق على الثايرستور أيضًا مقوم متحكم فيه أو مقوم متحكم فيه بالسيليكون.

أساسيات معدل التحكم بالسيليكون

على عكس طبقتين (P-N) في الصمام الثنائي وثلاث طبقات (P-N-P أو N-P-N) في الترانزستورات ، يتكون المعدل المتحكم فيه من السيليكون من أربع طبقات (PN-P-N) بثلاث طبقات تقاطعات PN المتصلة في سلسلة. يتم تمثيل المعدل المتحكم فيه بالسيليكون أو الثايرستور بالرمز كما هو موضح في الشكل.

السيليكون المعدل للرقابة

“4 بت دائرة الأفعى الكامل ”

المعدل المتحكم فيه بالسيليكون هو أيضًا جهاز أحادي الاتجاه لأنه يعمل في اتجاه واحد فقط. من خلال التشغيل المناسب ، يمكن استخدام الثايرستور كمفتاح دائرة مفتوحة وأيضًا كديود تصحيح. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام الثايرستور كمضخم ويمكن استخدامه فقط لتبديل العملية التي يتم التحكم فيها عن طريق إطلاق نبضة من طرف البوابة.

يمكن تصنيع الثايرستور باستخدام مجموعة متنوعة من المواد مثل السيليكون ، كربيد السيليكون ، زرنيخيد الغاليوم ، نيتريد الغاليوم ، وما إلى ذلك. ولكن ، الموصلية الحرارية الجيدة ، والقدرة العالية للتيار ، والقدرة العالية على الجهد ، والمعالجة الاقتصادية للسيليكون جعلته مفضلاً مقارنة بالمواد الأخرى لصنع الثايرستور ، وبالتالي ، يُطلق عليهم أيضًا مقومات السيليكون المتحكم فيها.

“كيف يعمل نظام تحديد المواقع العالمي ”

معدل التحكم بالسيليكون يعمل

يمكن فهم عمل الثايرستور من خلال النظر في أوضاع التشغيل الثلاث لمعدل التحكم بالسيليكون. الطرق الثلاثة لتشغيل الثايرستور هي كما يلي:

وضع المنع العكسي
وضع الحجب إلى الأمام
وضع التوصيل الأمامي

وضع المنع العكسي

إذا عكسنا وصلات الأنود والكاثود للثايرستور ، فإن الثنائيات العلوية والسفلية تكون منحازة عكسيًا. وبالتالي ، لا يوجد مسار للتوصيل ، وبالتالي لن يتدفق أي تيار. ومن ثم ، يسمى وضع الحجب العكسي.

وضع المنع الأمامي

بشكل عام ، بدون أي نبضة محفزة إلى طرف البوابة ، يظل المعدل المتحكم فيه بالسيليكون مغلقًا ، مما يشير إلى عدم وجود تدفق تيار في الاتجاه الأمامي (من الأنود إلى الكاثود). هذا لأننا قمنا بتوصيل اثنين من الثنائيات (كل من الثنائيات العلوية والسفلية متحيزة للأمام) معًا لتشكيل الثايرستور. لكن الوصلة بين هذين الثنائيين منحازة عكسية ، مما يلغي تدفق التيار من الأعلى إلى الأسفل. ومن ثم ، فإن هذه الحالة تسمى وضع الحجب الأمامي. في هذا الوضع ، على الرغم من أن الثايرستور لديه حالة مثل الصمام الثنائي المنحاز للأمام التقليدي ، فإنه لن يعمل نظرًا لعدم تشغيل طرف البوابة.

وضع إجراء إلى الأمام

في وضع التوصيل الأمامي هذا ، فإن يجب أن يكون جهد الأنود أكبر من جهد الكاثود ويجب تشغيل البوابة الطرفية الثالثة بشكل مناسب لتوصيل الثايرستور. هذا لأنه عندما يتم تشغيل محطة البوابة ، فإن الترانزستور السفلي سوف يقوم بتشغيل أي مفتاح على الترانزستور العلوي ثم يقوم الترانزستور العلوي بتبديل الترانزستور السفلي وبالتالي ينشط الترانزستورات بعضها البعض. تتكرر هذه العملية من ردود الفعل الإيجابية الداخلية لكل من الترانزستورات حتى يتم تنشيط كليهما تمامًا ، ثم ينتقل التيار من الأنود إلى الكاثود. لذلك ، يُطلق على وضع التشغيل هذا للمقوم المتحكم فيه بالسيليكون وضع التوصيل الأمامي.

خصائص معدل التحكم بالسيليكون

يوضح الشكل خصائص المقوم المتحكم فيه بالسيليكون ويمثل أيضًا عملية الثايرستور في ثلاثة أوضاع مختلفة مثل وضع الحجب العكسي ووضع الحجب الأمامي ووضع التوصيل الأمامي. ال خصائص V-I يمثل الثايرستور أيضًا جهد الحجب العكسي ، جهد الحجب الأمامي ، جهد الانهيار العكسي ، تيار التثبيت ، جهد الانهيار ، وما إلى ذلك كما هو موضح في الشكل.

تطبيقات معدل التحكم بالسيليكون

يستخدم مقوم السيليكون المتحكم به في الدوائر التي تتعامل مع التيارات والجهود الكبيرة مثل نظام الطاقة الكهربائية دوائر بأكثر من 1 كيلو فولت أو أكثر من 100 أمبير من التيار.

تستخدم الثايرستور خصيصًا لتقليل فقد الطاقة الداخلية في الدائرة. يمكن استخدام المعدلات التي يتم التحكم فيها من السيليكون للتحكم في الطاقة في الدائرة دون أي خسائر باستخدام التحكم في التبديل بين التشغيل والإيقاف في الثايرستور.

تُستخدم مقومات السيليكون المتحكم فيها أيضًا لغرض التصحيح ، أي من التيار المتردد لتوجيه التيار . عادة ، يتم استخدام الثايرستور في محولات التيار المتردد إلى التيار المتردد (cycloconverters) وهو التطبيق الأكثر شيوعًا لمعدل السيليكون المتحكم فيه.

التطبيق العملي لمعدل التحكم بالسيليكون

Cycloconverter القائم على SCR بواسطة Edgefxkits.com

ال المحول الحلقي القائم على SCR هو التطبيق العملي لمعدل التحكم بالسيليكون حيث يتم التحكم في سرعة المحرك الحثي أحادي الطور في ثلاث خطوات. المحركات الحثية هي آلات ذات سرعة ثابتة وتستخدم بشكل متكرر في العديد من التطبيقات مثل الغسالات ومضخات المياه وما إلى ذلك. تتطلب هذه التطبيقات سرعات مختلفة للمحرك يمكن تحقيقها باستخدام هذه التقنية القائمة على SCR.

مخطط كتلة Cycloconverter القائم على SCR بواسطة Edgefxkits.com

“مبدأ العمل مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر ”

يستخدم المحول الدائري القائم على الثايرستور للتحكم في سرعة المحرك التعريفي على مراحل. في هذا المشروع ، يتم توصيل زوج من المفاتيح بالميكروكونترولر 8051 ويتم استخدامها لاختيار السرعة المطلوبة (F ، F / 2 ، و F / 3) للمحرك. استنادًا إلى حالة المفاتيح ، يسلم المتحكم الدقيق نبضات التشغيل إلى المقومات التي يتم التحكم فيها بالسيليكون للجسر المزدوج. وبالتالي ، يتم التحكم في سرعة المحرك التعريفي في ثلاث خطوات بناءً على المتطلبات.

هل تريد التصميم مشاريع الإلكترونيات على أساس مقومات التحكم بالسيليكون؟ بعد ذلك ، انشر أفكارك في قسم التعليقات أدناه للحصول على مساعدتنا الفنية في تصميم مشاريعك الهندسية.