انواع تریستور: SCR ،GTO ،MCT تریستور نوری و تریستور دیسکی
زمان مطالعه: در حال محاسبه...
کپی لینک
واتساپ
تلگرام
ایتا
بله
فهرست مطالب
• تریستور معمولی (SCR) با گیت روشن می‌شود ولی با گیت خاموش نمی‌شود.
• تریستورهای خاموش شونده: GTO با جریان منفی گیت خاموش می‌شود؛ IGCT نسخه‌ای است که طبق Hitachi Energy به شبکهٔ حفاظت خاموشی اجباری نیاز ندارد؛ MCT طبق All About Circuits نسخهٔ قفل شوندهٔ IGBT است.
• بر اساس جهت هدایت و تحریک: تریستور هدایت معکوس (RCT) دیود معکوس یکپارچه دارد و تریستور نوری (LTT) با نور و فیبر نوری تحریک می‌شود.
• بر اساس بدنه: بدنهٔ کوچک، پیچی، دیسکی (پرس‌پک) و ماژول. طبق Littelfuse، دیسکی برای ولتاژ و جریان بالا ترجیح داده می‌شود.
انواع تریستور را می‌توان از چهار جنبه دسته‌بندی کرد: عضو کدام خانواده است، آیا با گیت خاموش می‌شود، جهت هدایت و روش تحریکش چیست، و در چه بدنه‌ای عرضه می‌شود. در این مقاله هر نوع را با تعریف، کاربرد و مرجع سازنده توضیح می‌دهیم و در پایان جدولی برای انتخاب نوع مناسب آورده‌ایم.
اگر با ساختار PNPN و طرز کار SCR آشنا نیستید، ابتدا تریستور چیست را بخوانید.
انواع تریستور را چطور دسته بندی کنیم؟
انواع تریستور را با چهار پرسش دسته بندی کنید: عضو کدام خانواده است؟ با گیت خاموش می‌شود؟ در جهت معکوس هدایت می‌کند؟ با چه سیگنالی روشن می‌شود؟ پرسش پنجم، نوع بدنه، به نصب و خرید مربوط است.
| نوع | خاموش‌شدن با فرمان | نکتهٔ کلیدی | منبع |
|---|---|---|---|
| SCR (تریستور معمولی) | خیر | با صفر شدن جریان خاموش می‌شود | ST AN4607 |
| GTO | بله. جریان منفی گیت | اسنابر لازم است | Mitsubishi Electric |
| IGCT | بله | شبکهٔ حفاظت خاموشی اختیاری است | Hitachi Energy |
| MCT | بله. ولتاژ منفی گیت | نسخهٔ قفل شوندهٔ IGBT | All About Circuits |
| RCT (هدایت معکوس) | خیر (SCR با دیود یکپارچه) | توان سد معکوس ندارد | Hitachi Energy |
| LTT (تریستور نوری) | خیر | تحریک با نور از طریق فیبر | Infineon |
| ترایاک | خیر | هدایت دوطرفه | Littelfuse |
خانوادهٔ تریستور: SCR، ترایاک، دیاک و SIDAC
طبق Littelfuse، خانوادهٔ تریستور شامل SCR، ترایاک، SIDAC و دیاک است و پرکاربردترین آن‌ها SCR و ترایاک‌اند. همین سند می‌گوید SIDAC و دیاک با عبور از ولتاژ شکست روشن می‌شوند، ولی این روش برای SCR و ترایاک توصیه نمی‌شود.
- SCR: یک‌طرفه و با گیت روشن می‌شود؛ محور بقیهٔ این مقاله است.
- ترایاک: در دو جهت هدایت می‌کند و در کنترل توان AC کم‌توان رایج است.
- دیاک و SIDAC: گیت ندارند و با رسیدن ولتاژ به حد شکست روشن می‌شوند.
تفاوت این اعضا را با جزئیات در تفاوت تریستور، ترایاک و دیاک توضیح داده‌ایم.
تریستور معمولی (SCR) چیست؟
تریستور معمولی همان SCR یا «یکسوساز کنترل‌شدهٔ سیلیکونی» است؛ با جریان مثبت گیت روشن می‌شود و فقط وقتی جریانش به صفر برسد خاموش می‌شود. طبق ST، زمان بازیابی آن ۱۰ تا ۵۰ میکروثانیه است و برای کاربردهای زیر ۱ کیلوهرتز در نظر گرفته می‌شود.
نام «تریستور سیلیکونی» هم به همین قطعه اشاره دارد. انواع دیگر این مقاله، هر کدام یکی از محدودیت‌های SCR را رفع می‌کنند: خاموش نشدن با گیت، نبود هدایت معکوس، یا نیاز به مدار تحریک الکتریکی.
تریستورهای خاموش شونده: GTO، IGCT و MCT
تریستور خاموش شونده نوعی تریستور است که برخلاف SCR، با فرمان گیت هم روشن و هم خاموش می‌شود. سه نوع رایج آن GTO، IGCT و MCT است.
تریستور GTO (خاموش شونده با گیت) چیست؟
طبق Mitsubishi Electric، تریستور GTO می‌تواند با مدار درایو گیت جریان اصلی را هم روشن و هم خاموش کند. خاموش شدن با اعمال بایاس معکوس انجام می‌شود، یعنی گیت نسبت به کاتد منفی می‌شود.
- اسنابر: همین سند می‌گوید مدار اسنابر در GTO تقریباً معادل مدار کموتاسیون در تریستورهای معمولی است و باید پیک‌های ولتاژ هنگام خاموشی را جذب کند.
- کاربردها طبق Mitsubishi: اینورتر و چاپر؛ درایو AC (اینورتر VVVF)، درایو DC (چاپر)، منبع تغذیهٔ پایدار AC (CVCF) و کلید قطع DC.
- گونه‌ها طبق Mitsubishi: GTO با آند کوتاه‌شده (Anode Short) و GTO هدایت معکوس که یک دیود بازیابی سریع را موازی با GTO دارد.
- مثال عددی: برای مدل FG3000DV، VDRM برابر ۲۲۵۰ ولت و جریان قابل خاموش‌کردن حدود ۳۰۰۰ آمپر ذکر شده است (Mitsubishi).
IGCT چه تفاوتی با GTO دارد؟
طبق Hitachi Energy، برخلاف GTO، در IGCT شبکهٔ حفاظت خاموشی اختیاری است. Hitachi Energy سه نوع IGCT عرضه می‌کند:
| نوع IGCT | توضیح سازنده |
|---|---|
| نامتقارن (Asymmetric) | بهینه برای خاموشی بدون اسنابر؛ دیود بازیابی جداگانه انتخاب می‌شود |
| هدایت معکوس (Reverse Conducting) | دیود هرزگرد یکپارچه؛ بهینه برای خاموشی بدون اسنابر |
| سد معکوس (Reverse Blocking) | بهینه برای کمترین تلفات هدایت و بیشترین توان قطع جریان |
در جدول محصولات همین سازنده، VDRM از ۲۵۰۰ تا ۶۵۰۰ ولت و جریان متوسط از ۲۹۰ تا ۳۶۰۰ آمپر دیده می‌شود.
تریستور MCT چیست؟
طبق All About Circuits، MCT (تریستور کنترل‌شده با MOS) در اصل نسخهٔ قفل‌شوندهٔ IGBT است. ولتاژ مثبت گیت آن را روشن و ولتاژ منفی گیت خاموش می‌کند. با ولتاژ گیت صفر، قطعه در همان حالت قبلی (خاموش یا قفل شده) باقی می‌ماند.
تریستور هدایت معکوس و تریستور نامتقارن
تریستور هدایت معکوس (RCT) یک تریستور قدرت با دیود معکوس یکپارچه است؛ در نتیجه در جهت معکوس هدایت می‌کند و توان سد معکوس ندارد. طبق Hitachi Energy، این طراحی از هدایت هم‌زمان تریستور و دیود جلوگیری می‌کند و خنک‌کاری را یکپارچه می‌کند. کاربرد رایج آن در مبدل‌های فرکانس و اینورترهاست. برای نمونه، مدل 5STR 03T2040 با ۲۰۰۰ ولت و ۳۶۰ آمپر معرفی شده است.
تریستور نامتقارن به قطعه‌ای گفته می‌شود که برای ولتاژ مستقیم بهینه شده و توان سد معکوس محدودی دارد. نمونه‌اش GTO با آند کوتاه‌شده است که Mitsubishi ولتاژ معکوس آن را حدود ۱۵ ولت ذکر می‌کند، و IGCT نامتقارن که به دیود جداگانه نیاز دارد.
تریستور نوری (LTT) چیست؟
تریستور نوری (Light Triggered Thyristor) به‌جای جریان الکتریکی گیت، با پالس نور روشن می‌شود. طبق Infineon، بدنهٔ سرامیکی دیسکی امکان تحریک از طریق فیبر نوری را فراهم می‌کند و مشکل عایق‌بندی بین بار و مدار تحریک را از بین می‌برد.
| مشخصهٔ تحریک (Infineon) | مقدار |
|---|---|
| طول موج بهینه | ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر |
| حداقل توان تحریک در خروجی فیبر | ۴۰ میلی‌وات (پیشنهادی ۱۰۰ میلی‌وات) |
| حداقل طول پالس | ۱۰ میکروثانیه |
| حفاظت‌های یکپارچه | دیود شکست (BoD)، حفاظت dv/dt، حفاظت بازیابی مستقیم |
Infineon تریستور دیسکی نوری ۸ کیلوولتی را برای انتقال HVDC، درایوهای ولتاژ متوسط، منابع تغذیه، جبران‌سازهای توان راکتیو و کاربردهای توان پالسی مناسب می‌داند.
انواع بدنهٔ تریستور: دیسکی، پیچی و ماژول
تریستور صنعتی در چهار نوع بدنه عرضه می‌شود: بدنهٔ کوچک، پیچی، دیسکی (پرس‌پک) و ماژول. نوع بدنه تعیین می‌کند قطعه چطور خنک و نصب شود.
تریستور دیسکی چیست؟
تریستور دیسکی (کپسولی یا پرس‌پک) تریستوری با بدنهٔ دیسکی‌شکل است که بین دو سطح خنک‌کننده پرس می‌شود. طبق Littelfuse، قطعات دیسکی برای ولتاژ و جریان بالا ترجیح داده می‌شوند و باید با نیروی ۱ تا ۱٫۵ کیلونیوتن بر سانتی‌متر مربع نصب شوند. طبق Infineon، خنک‌کاری دو طرفه بهترین راه دفع گرما در سلول‌های دیسکی است. انواع تریستور دیسکی از نظر عملکرد می‌توانند SCR، GTO، IGCT یا LTT باشند.
| بدنه | کاربرد معمول | نکتهٔ نصب |
|---|---|---|
| کوچک (مثل TO-92 و TO-220AB) | توان کم تا متوسط | طبق ST، TO-220AB از حدود ۱۲ آمپر به بالا معمولاً هیت‌سینک می‌خواهد |
| پیچی (استود) | توان متوسط تا بالا | [مشخصات از دیتاشیت همان مدل] |
| دیسکی (پرس‌پک) | ولتاژ و جریان بالا (Littelfuse) | پرس یکنواخت، خنک‌کاری دوطرفه |
| ماژول | چند تریستور یا تریستور و دیود در یک بدنه | طبق دیتاشیت همان ماژول |
نمونه‌های دیسکی را در تریستور دیسکی و ماژول‌های ترکیبی را در ماژول دیود تریستور ببینید. نصب نادرست بدنهٔ دیسکی یکی از مسیرهای خرابی است؛ جزئیات در علت سوختن تریستور آمده است.
کدام نوع تریستور برای کار شما مناسب است؟
نوع تریستور را از روی نیاز مدار انتخاب کنید: اگر خاموشی با فرمان لازم نیست، SCR؛ اگر لازم است، GTO یا IGCT؛ اگر عایق‌بندی مدار تحریک در ولتاژ بسیار بالا مسئله است، LTT. جدول زیر از کاربردهای ذکرشده در منابع ساخته شده است.
| نیاز یا کاربرد | نوع مطرح | منبع |
|---|---|---|
| کنترل فاز AC، سافت‌استارتر، جوشکاری، کورهٔ القایی | SCR قدرت (معمولاً دیسکی یا ماژول) | Littelfuse Compendium |
| اینورتر و چاپر با نیاز به خاموشی کنترل‌شده | GTO یا IGCT | Mitsubishi، Hitachi Energy |
| مبدل فرکانس و اینورتر با دیود هرزگرد | RCT یا IGCT هدایت معکوس | Hitachi Energy |
| HVDC و ولتاژ بسیار بالا | LTT | Infineon |
| کنترل توان AC کم‌توان | ترایاک یا SCR کوچک | Littelfuse، ST |
برای دو کاربرد پرتقاضای تعمیرکاران، تریستور در سافت‌استارتر و دستگاه جوش را ببینید.
در دیتاشیت انواع تریستور به چه پارامترهایی نگاه کنیم؟
پارامترهای مشترک همهٔ انواع، VDRM/VRRM، جریان متوسط یا مؤثر، ITSM و IGT است؛ هر نوع هم یک پارامتر اختصاصی دارد.
- SCR: زمان بازیابی و محدودهٔ فرکانس، (di/dt)cr و (dv/dt)cr.
- GTO: جریان قابل خاموش‌کردن (ITQRM در دیتاشیت Mitsubishi) و مقادیر پیشنهادی اسنابر.
- IGCT: جریان قابل خاموش‌کردن (ITGQM در جدول Hitachi Energy) و ولتاژ DC کاری.
- RCT: مشخصات بخش دیود یکپارچه، کنار مشخصات تریستور.
- LTT: طول موج، توان و طول پالس نوری (Infineon).
- همهٔ بدنه‌های دیسکی: بازهٔ نیروی پرس.
از کجا بفهمید درست انتخاب کرده‌اید؟ اگر قطعه را تعویض می‌کنید، نوع (SCR، GTO، RCT…)، بدنه و پارامترهای بالا باید با قطعهٔ قبلی برابر یا بهتر باشند؛ یک SCR جای GTO را نمی‌گیرد. پیش از نصب، قطعه را با تست تریستور بررسی کنید.
وقتی نوع و مشخصات را تعیین کردید، شماره‌پارت را در دستهٔ خرید تریستور صنعتی جست‌وجو کنید و با دیتاشیت تطبیق دهید.
جمع‌بندی
انواع تریستور را با چهار پرسش بشناسید: عضو خانواده (SCR، ترایاک، دیاک، SIDAC)، خاموش‌شدن با گیت (SCR خیر؛ GTO، IGCT و MCT بله)، جهت هدایت و روش تحریک (RCT و LTT)، و بدنه (کوچک، پیچی، دیسکی، ماژول). برای انتخاب، ابتدا نیاز مدار را مشخص کنید و بعد پارامترهای اختصاصی همان نوع را در دیتاشیت بخوانید. برای مرور مبانی، تریستور چیست را ببینید.
سؤالات متداول
پاسخ مهمترین سوالات فنی و کاربردی درباره انواع تریستور را در ادامه بخوانید.
انواع تریستور کدامند؟
خانوادهٔ تریستور طبق Littelfuse شامل SCR، ترایاک، SIDAC و دیاک است. SCR قدرت خود انواعی دارد: GTO و IGCT که با گیت خاموش می‌شوند، MCT با کنترل MOS، تریستور هدایت معکوس (RCT) و تریستور نوری (LTT). از نظر بدنه هم کوچک، پیچی، دیسکی و ماژول عرضه می‌شود.
تفاوت تریستور معمولی و GTO چیست؟
تریستور معمولی (SCR) با گیت روشن می‌شود ولی فقط با صفر شدن جریان خاموش می‌شود. طبق Mitsubishi Electric، GTO با اعمال جریان منفی به گیت نسبت به کاتد خاموش هم می‌شود و به همین دلیل در اینورتر و چاپر به کار می‌رود. GTO به مدار اسنابر نیاز دارد.
تریستور MCT چیست؟
MCT یا تریستور کنترل‌شده با MOS، طبق All About Circuits، در اصل نسخهٔ قفل‌شوندهٔ IGBT است. ولتاژ مثبت گیت آن را روشن و ولتاژ منفی خاموش می‌کند و با ولتاژ صفر در همان حالت قبلی می‌ماند.
تریستور هدایت معکوس چیست؟
تریستور هدایت معکوس (RCT) یک تریستور قدرت با دیود معکوس یکپارچه است. طبق Hitachi Energy، به همین دلیل توان سد معکوس ندارد، ولی خنک‌کاری تریستور و دیود یکپارچه می‌شود. کاربرد رایج آن در مبدل‌های فرکانس و اینورترهاست.
تریستور نوری چیست؟
تریستور نوری (LTT) به‌جای جریان الکتریکی گیت با پالس نور از طریق فیبر نوری روشن می‌شود. طبق Infineon، این روش مشکل عایق‌بندی بین بار و مدار تحریک را حل می‌کند و در HVDC و درایوهای ولتاژ متوسط کاربرد دارد. برخی مدل‌ها حفاظت dv/dt و ولتاژ شکست یکپارچه دارند.
تریستور دیسکی چیست؟
تریستور دیسکی یا پرس‌پک، تریستوری با بدنهٔ دیسکی‌شکل است که بین دو سطح خنک‌کننده پرس می‌شود. طبق Littelfuse، این بدنه برای ولتاژ و جریان بالا ترجیح داده می‌شود و به نیروی پرس یکنواخت ۱ تا ۱٫۵ کیلونیوتن بر سانتی‌متر مربع نیاز دارد.
تفاوت IGCT و GTO چیست؟
هر دو تریستورهای خاموش‌شونده با گیت‌اند. طبق Hitachi Energy، در GTO شبکهٔ حفاظت خاموشی (اسنابر) الزامی است، ولی در IGCT اختیاری است. IGCT در سه نوع نامتقارن، هدایت معکوس و سد معکوس عرضه می‌شود.
آیا می‌توان GTO را با تریستور معمولی جایگزین کرد؟
خیر. مدار GTO برای خاموش‌کردن قطعه به فرمان گیت تکیه دارد، ولی تریستور معمولی با گیت خاموش نمی‌شود. در تعویض، نوع قطعه، بدنه و پارامترهای دیتاشیت باید با قطعهٔ قبلی برابر یا بهتر باشند.
Infineon
Fuji Electric
Semikron
Mitsubishi Electric
Vincotech
Toshiba
Fairchild Semiconductor
Sanken Electric
IXYS
Sanyo
Starpower
LS Electric
