థైరిస్టర్ అంటే ఏమిటి మరియు ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది?

సాధారణంగా, థైరిస్టర్లు ట్రాన్సిస్టర్‌ల మాదిరిగానే పరికరాలను కూడా మారుస్తున్నారు. మేము ఇప్పటికే చర్చించినట్లుగా, ట్రాన్సిస్టర్లు ప్రపంచాన్ని మార్చిన చిన్న ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, ఈ రోజు మనం వాటిని టీవీలు, మొబైల్స్, ల్యాప్‌టాప్‌లు, కాలిక్యులేటర్లు, ఇయర్‌ఫోన్‌లు వంటి ప్రతి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరంలో కనుగొనవచ్చు. అవి అనువర్తన యోగ్యమైనవి మరియు బహుముఖమైనవి, కానీ దీని అర్థం కాదు అవి ప్రతి అనువర్తనంలోనూ ఉపయోగించబడతాయి, మేము వాటిని విస్తరించే మరియు మారే పరికరంగా ఉపయోగించవచ్చు కాని అవి అధిక విద్యుత్తును నిర్వహించలేవు, ట్రాన్సిస్టర్‌కు కూడా నిరంతర స్విచ్చింగ్ కరెంట్ అవసరం. కాబట్టి, ఈ సమస్యలన్నింటికీ మరియు ఈ సమస్యలను అధిగమించడానికి మేము థైరిస్టర్‌లను ఉపయోగిస్తాము.

సాధారణంగా, SCR మరియు థైరిస్టర్‌లు పరస్పరం మార్చుకుంటారు కాని SCR ఒక రకమైన థైరిస్టర్. థైరిస్టర్‌లో అనేక రకాల స్విచ్‌లు ఉన్నాయి, వాటిలో కొన్ని SCR (సిలికాన్ కంట్రోల్డ్ రెక్టిఫైయర్), GTO (గేట్ టర్న్ ఆఫ్), మరియు IGBT (ఇన్సులేటెడ్ గేట్ కంట్రోల్డ్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్) మొదలైనవి. అయితే SCR ఎక్కువగా ఉపయోగించే పరికరం, కాబట్టి థైరిస్టర్ అనే పదం SCR కు పర్యాయపదం. సరళంగా, SCR ఒక రకమైన థైరిస్టర్ .

SCR లేదా థైరిస్టర్ నాలుగు లేయర్డ్, మూడు-జంక్షన్ సెమీకండక్టర్ స్విచింగ్ పరికరం. దీనికి మూడు టెర్మినల్స్ యానోడ్, కాథోడ్ మరియు గేట్ ఉన్నాయి. థైరిస్టర్ కూడా డయోడ్ వంటి ఏకదిశాత్మక పరికరం, అంటే ఇది ఒక దిశలో మాత్రమే ప్రవాహాన్ని ప్రవహిస్తుంది. ఇది నాలుగు పొరలతో ఉన్నందున సిరీస్‌లో మూడు పిఎన్ జంక్షన్ ఉంటుంది. ఈ టెర్మినల్‌కు చిన్న వోల్టేజ్‌ను అందించడం ద్వారా SCR ను ప్రేరేపించడానికి గేట్ టెర్మినల్ ఉపయోగించబడుతుంది, దీనిని మేము SCR ను ఆన్ చేయడానికి గేట్ ట్రిగ్గరింగ్ పద్ధతి అని కూడా పిలుస్తాము.

థైరిస్టర్ మోస్ఫెట్ నుండి ఎలా భిన్నంగా ఉంటుంది?

థైరిస్టర్ మరియు మోస్ఫెట్ రెండూ ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్‌లు మరియు సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. ఈ రెండింటి మధ్య ప్రాథమిక వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, మోస్ఫెట్ స్విచ్‌లు వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరం మరియు థైరిస్టర్స్ స్విచ్‌లు ప్రస్తుత నియంత్రిత పరికరం అయితే DC కరెంట్‌ను మాత్రమే మార్చగలవు మరియు DC మరియు AC కరెంట్ రెండింటినీ మార్చగలవు.

థైరిస్టర్ మరియు మోస్ఫెట్ మధ్య మరికొన్ని తేడాలు పట్టికలో క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి:

ఆస్తి	థైరిస్టర్	MOSFET
థర్మల్ పారిపోతుంది	అవును	లేదు
ఉష్ణోగ్రత సున్నితత్వం	తక్కువ	అధిక
టైప్ చేయండి	హై వోల్టేజ్ హై కరెంట్ పరికరం	అధిక వోల్టేజ్ మీడియం ప్రస్తుత పరికరం
ఆపివేయబడింది	ప్రత్యేక స్విచ్చింగ్ సర్క్యూట్ అవసరం	అవసరం లేదు
ఆన్ చేస్తోంది	ఒకే పల్స్ అవసరం	ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేసేటప్పుడు తప్ప నిరంతర సరఫరా అవసరం లేదు
మారే వేగం	తక్కువ	అధిక
నిరోధక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్	తక్కువ	అధిక
నియంత్రించడం	ప్రస్తుత నియంత్రిత పరికరం	వోల్టేజ్ నియంత్రిత పరికరం

థైరిస్టర్ ట్రాన్సిస్టర్ నుండి ఎలా భిన్నంగా ఉంటుంది?

థైరిస్టర్ మరియు ట్రాన్సిస్టర్ రెండూ ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్‌లు అయితే థైరిస్టర్‌ల యొక్క శక్తి నిర్వహణ సామర్థ్యం ట్రాన్సిస్టర్ కంటే చాలా మంచిది. థైరిస్టర్ యొక్క అధిక రేటింగ్ కారణంగా, కిలోవాట్లలో ఇవ్వబడుతుంది, అయితే ట్రాన్సిస్టర్ శక్తి వాట్స్‌లో ఉంటుంది. విశ్లేషణలో థైరిస్టర్‌ను క్లోజ్డ్ జంట జత ట్రాన్సిస్టర్‌లుగా తీసుకుంటారు. ట్రాన్సిస్టర్ మరియు థైరిస్టర్ మధ్య ఉన్న ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, ట్రాన్సిస్టర్‌కు ఆన్‌లో ఉండటానికి నిరంతర స్విచ్చింగ్ సరఫరా అవసరం, కానీ థైరిస్టర్ విషయంలో మనం దాన్ని ఒక్కసారి మాత్రమే ట్రిగ్గర్ చేయాలి మరియు అది ఆన్‌లోనే ఉంటుంది. అలారం సర్క్యూట్ వంటి అనువర్తనాల కోసం ఒకసారి ట్రిగ్గర్ చేసి ఎప్పటికీ ఆన్‌లో ఉండాలి, ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఉపయోగించలేరు. కాబట్టి, ఈ సమస్యలను అధిగమించడానికి మేము థైరిస్టర్‌ని ఉపయోగిస్తాము.

థైరిస్టర్ మరియు ట్రాన్సిస్టర్ మధ్య మరికొన్ని తేడాలు పట్టికలో క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి:

ఆస్తి	థైరిస్టర్	ట్రాన్సిస్టర్
పొర	నాలుగు పొరలు	మూడు పొరలు
టెర్మినల్స్	యానోడ్, కాథోడ్ మరియు గేట్	ఉద్గారిణి, కలెక్టర్ మరియు బేస్
వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ మీద ఆపరేషన్	ఉన్నత	థైరిస్టర్ కంటే తక్కువ
ఆన్ చేస్తోంది	ఆన్ చేయడానికి గేట్ పల్స్ అవసరం	నియంత్రణ కరెంట్ యొక్క నిరంతర సరఫరా అవసరం
అంతర్గత విద్యుత్ నష్టం	ట్రాన్సిస్టర్ కంటే తక్కువ	ఉన్నత

థైరిస్టర్ లేదా SCR యొక్క VI లక్షణాలు

థైరిస్టర్ VI లక్షణాలను పొందటానికి ప్రాథమిక సర్క్యూట్ క్రింద ఇవ్వబడింది, థైరిస్టర్ యొక్క యానోడ్ మరియు కాథోడ్ లోడ్ ద్వారా ప్రధాన సరఫరాకు అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. థైరిస్టర్ యొక్క గేట్ మరియు కాథోడ్ ఒక మూలం ఎస్ నుండి ఇవ్వబడుతుంది, ఇది గేట్ నుండి కాథోడ్ వరకు గేట్ కరెంట్‌ను అందించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

లక్షణ రేఖాచిత్రం ప్రకారం, SCR యొక్క మూడు ప్రాథమిక రీతులు ఉన్నాయి: రివర్స్ బ్లాకింగ్ మోడ్, ఫార్వర్డ్ బ్లాకింగ్ మోడ్ మరియు ఫార్వర్డ్ కండక్షన్ మోడ్.

రివర్స్ బ్లాకింగ్ మోడ్:

ఈ మోడ్‌లో కాథోడ్ స్విచ్ ఎస్ ఓపెన్‌తో యానోడ్‌కు సంబంధించి సానుకూలంగా ఉంటుంది. జంక్షన్ J1 మరియు J3 రివర్స్ బయాస్డ్ మరియు J2 ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్. థైరిస్టర్ అంతటా రివర్స్ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు (V _BR కన్నా తక్కువ ఉండాలి), పరికరం రివర్స్ దిశలో అధిక ఇంపెడెన్స్ను అందిస్తుంది. అందువల్ల, రివర్స్ బ్లాకింగ్ మోడ్‌లో థైరిస్టర్ ఓపెన్ స్విచ్‌గా పరిగణించబడుతుంది. V _BR అనేది హిమసంపాతం సంభవించే రివర్స్ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్, వోల్టేజ్ V _BR ను మించి ఉంటే థైరిస్టర్ నష్టానికి కారణం కావచ్చు.

ఫార్వర్డ్ బ్లాకింగ్ మోడ్:

గేట్ స్విచ్ తెరిచి, కాథోడ్‌కు సంబంధించి యానోడ్ సానుకూలంగా ఉన్నప్పుడు. థైరిస్టర్ ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్ అని చెప్పబడింది, జంక్షన్ జె 1 మరియు జె 3 ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్ మరియు జె 2 రివర్స్ బయాస్డ్ గా మీరు చిత్రంలో చూడవచ్చు. ఈ మోడ్‌లో, ఫార్వర్డ్ లీకేజ్ కరెంట్ అని పిలువబడే ఒక చిన్న కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది, ఎందుకంటే ఫార్వర్డ్ లీకేజ్ కరెంట్ చిన్నది మరియు SCR ను ప్రేరేపించడానికి సరిపోదు. అందువల్ల, ఫార్వర్డ్ బ్లాకింగ్ మోడ్‌లో కూడా SCR ఓపెన్ స్విచ్‌గా పరిగణించబడుతుంది.

ఫార్వర్డ్ కండక్షన్ మోడ్:

గేట్ సర్క్యూట్ తెరిచి ఉండటంతో ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ పెరిగినందున, జంక్షన్ J2 వద్ద హిమపాతం సంభవిస్తుంది మరియు SCR ప్రసరణ మోడ్‌లోకి వస్తుంది. గేట్ మరియు కాథోడ్ మధ్య సానుకూల గేట్ పల్స్ ఇవ్వడం ద్వారా లేదా థైరిస్టర్ యొక్క యానోడ్ మరియు కాథోడ్ అంతటా ఫార్వర్డ్ బ్రేక్ఓవర్ వోల్టేజ్ ద్వారా మనం ఏ క్షణంలోనైనా SCR ను ఆన్ చేయవచ్చు.

SCR లేదా థైరిస్టర్ యొక్క ట్రిగ్గరింగ్ పద్ధతులు

SCR ను ప్రేరేపించడానికి అనేక పద్ధతులు ఉన్నాయి:

• ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ ట్రిగ్గరింగ్
• గేట్ ట్రిగ్గరింగ్
• dv / dt ట్రిగ్గరింగ్
• ఉష్ణోగ్రత ట్రిగ్గరింగ్
• తేలికపాటి ట్రిగ్గరింగ్

ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ ట్రిగ్గరింగ్:

గేట్ సర్క్యూట్‌ను తెరిచి ఉంచడంతో, యానోడ్ మరియు కాథోడ్ మధ్య ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, జంక్షన్ J2 రివర్స్ బయాస్డ్. ఫలితంగా, క్షీణత పొర ఏర్పడటం J2 అంతటా సంభవిస్తుంది. ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ, క్షీణత పొర అదృశ్యమైనప్పుడు ఒక దశ వస్తుంది, మరియు J2 కు అవలాంచ్ బ్రేక్డౌన్ ఉందని చెబుతారు. అందువల్ల, థైరిస్టర్ ప్రసరణ స్థితిలో వస్తుంది. హిమపాతం సంభవించే వోల్టేజ్‌ను ఫార్వర్డ్ బ్రేక్ఓవర్ వోల్టేజ్ V _{BO అంటారు}.

గేట్ ట్రిగ్గరింగ్:

థైరిస్టర్ లేదా ఎస్.సి.ఆర్ ను ఆన్ చేయడానికి ఇది చాలా సాధారణమైన, నమ్మదగిన మరియు సమర్థవంతమైన మార్గం. గేట్ ట్రిగ్గరింగ్‌లో, SCR ను ఆన్ చేయడానికి, గేట్ మరియు కాథోడ్ మధ్య సానుకూల వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది, ఇది గేట్ కరెంట్‌కు దారితీస్తుంది మరియు ఛార్జ్ లోపలి P పొరలో ఇంజెక్ట్ అవుతుంది మరియు ఫార్వర్డ్ బ్రేక్ఓవర్ జరుగుతుంది. గేట్ కరెంట్ ఎక్కువ కావడంతో ఫార్వర్డ్ బ్రేక్ఓవర్ వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది.

చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఒక SCR లో మూడు జంక్షన్లు ఉన్నాయి. గేట్ ట్రిగ్గరింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించడం ద్వారా, గేట్ పల్స్ జంక్షన్ J2 బ్రేక్‌లను వర్తింపజేయడంతో, జంక్షన్ J1 మరియు J2 ముందుకు పక్షపాతంతో ఉంటాయి లేదా SCR ప్రసరణ స్థితిలో వస్తుంది. అందువల్ల, ఇది యానోడ్ ద్వారా కాథోడ్‌కు ప్రవాహాన్ని ప్రవహిస్తుంది.

రెండు ట్రాన్సిస్టర్ మోడల్ ప్రకారం, కాథోడ్‌కు సంబంధించి యానోడ్ సానుకూలంగా ఉన్నప్పుడు. గేట్ పిన్ ప్రేరేపించబడే వరకు కరెంట్ యానోడ్ ద్వారా కాథోడ్‌కు ప్రవహించదు. గేట్ పిన్లోకి కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు అది దిగువ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేస్తుంది. తక్కువ ట్రాన్సిస్టర్ ప్రవర్తన వలె, ఇది ఎగువ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేస్తుంది. ఇది ఒక రకమైన అంతర్గత సానుకూల అభిప్రాయం, కాబట్టి ఒక సారి గేట్ వద్ద పల్స్ అందించడం ద్వారా, థైరిస్టర్ ON స్థితిలో ఉండటానికి వీలు కల్పించింది. ట్రాన్సిస్టర్ రెండూ ప్రస్తుత ఆన్ చేసినప్పుడు యానోడ్ ద్వారా కాథోడ్‌కు ప్రారంభించండి. ఈ స్థితిని ఫార్వర్డ్ కండక్టింగ్ అని పిలుస్తారు మరియు ఈ విధంగా ట్రాన్సిస్టర్ “లాచ్” లేదా శాశ్వతంగా ఆన్‌లో ఉంటుంది. SCR ను ఆపివేయడానికి, గేట్ కరెంట్‌ను తొలగించడం ద్వారా మీరు దాన్ని ఆఫ్ చేయలేరు, ఈ స్థితిలో థైరిస్టర్ గేట్ కరెంట్ నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటారు. కాబట్టి, ఆఫ్ చేయడానికి మీరు స్విచ్ ఆఫ్ సర్క్యూట్ చేయాలి.

dv / dt ట్రిగ్గరింగ్:

రివర్స్ బయాస్డ్ జంక్షన్లో J2 జంక్షన్ అంతటా ఛార్జ్ ఉన్నందున కెపాసిటర్ వంటి లక్షణాన్ని పొందుతుంది, అంటే జంక్షన్ J2 కెపాసిటెన్స్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది. ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ అకస్మాత్తుగా వర్తింపజేస్తే, జంక్షన్ కెపాసిటెన్స్ Cj ద్వారా ఛార్జింగ్ కరెంట్ SCR ను ఆన్ చేయడానికి దారితీస్తుంది.

ఛార్జింగ్ కరెంట్ i _సి ఇస్తారు;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (ఇక్కడ, Va అనేది ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ జంక్షన్ J2 అంతటా కనిపిస్తుంది) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) జంక్షన్ కెపాసిటెన్స్ దాదాపు స్థిరంగా, dCj / dt సున్నా, అప్పుడు i _C = Cj dVa / dt

అందువల్ల, ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ dVa / dt పెరుగుదల రేటు ఎక్కువగా ఉంటే, ఛార్జింగ్ కరెంట్ i _C ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇక్కడ, ఛార్జింగ్ కరెంట్ గేట్ కరెంట్ యొక్క పాత్రను SCR ఆన్ చేయడానికి గేట్ సిగ్నల్ కూడా సున్నా.

ఉష్ణోగ్రత ట్రిగ్గరింగ్:

థైరిస్టర్ ఫార్వర్డ్ బ్లాకింగ్ మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు, అనువర్తిత వోల్టేజ్ చాలావరకు జంక్షన్ J2 పై సేకరిస్తుంది, ఈ వోల్టేజ్ కొంత లీకేజ్ కరెంట్‌తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఇది జంక్షన్ J2 యొక్క ఉష్ణోగ్రతను పెంచుతుంది. కాబట్టి, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో క్షీణత పొర తగ్గుతుంది మరియు కొంత అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద (సురక్షిత పరిమితిలో), క్షీణత పొర విచ్ఛిన్నమవుతుంది మరియు SCR ON స్థితికి మారుతుంది.

తేలికపాటి ట్రిగ్గరింగ్:

కాంతితో SCR ను ప్రేరేపించడానికి, దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఒక గూడ (లేదా బోలు) లోపలి p- పొరగా తయారవుతుంది. నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతి పుంజం వికిరణం కోసం ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ ద్వారా నిర్దేశించబడుతుంది. కాంతి యొక్క తీవ్రత ఒక నిర్దిష్ట విలువకు మించి, SCR ప్రారంభమవుతుంది. ఈ రకమైన SCR ను లైట్ యాక్టివేటెడ్ SCR (LASCR) అని పిలుస్తారు. కొన్నిసార్లు, ఈ SCR కాంతి వనరు మరియు గేట్ సిగ్నల్ రెండింటినీ కలిపి ఉపయోగించి ప్రేరేపించింది. SCR ను ఆన్ చేయడానికి అధిక గేట్ కరెంట్ మరియు తక్కువ కాంతి తీవ్రత అవసరం.

HVDC (హై వోల్టేజ్ డైరెక్ట్ కరెంట్) ట్రాన్స్మిషన్ సిస్టమ్‌లో LASCR లేదా లైట్ ట్రిగ్గర్డ్ SCR ఉపయోగించబడతాయి.