Table of Contents
Thyristors, הידוע גם כ- סיליקון מבוקרת מפלט (SCRs), הם מרכיבים יסוד באלקטרוניקה גבוהה כוח, המשמש להחלפת זרמים גדולים ומתחים ביישומים כגון כוננים מנועים, אספקת חשמל תעשייתית, ותשתיות רשת.האמינות שלהם משפיעה ישירות על הבטיחות והיעילות של מערכות שלמות.
יסודות של Thyristor מבצע ו רגישות
מבנה המכשיר והחלפת מכניזם
Thyristor הוא מכשיר חצי-מוליכים למחצה של ארבעה-שכבות (p-n-p-n) עם שלושה מסופים: aode, Cathode ושער.תחת פעולה נורמלית, המכשיר נשאר במצב חסום עד הדופק הנוכחי של שער מתיזום משוב פנימי רגנרטיבי, מה שגורם ל-the thyristor לטבול במצב של ניהול נמוך, עד שהמכשירים הנוכחיים מתחת לסף החיצוני (או ה-Straception) מפריעים את ההשפעה של נושא חיצוני (או ה-cookie).
רגישות להתאמה אלקטרומגנטית
Thyristors, בעוד חזק במשטרים בעלי עוצמה גבוהה, הם רגישים מאוד ל transients מהירים ושדות חיצוניים עקב לולאה משוב פנימית שלהם. צומת השער, במיוחד, יכול להיות מופעל על ידי מתחים מושרה נמוך כמו כמה עשרות מ"מ של שדות מגנטיים חיצוניים, במיוחד אלה משתנים בזמן (AC או שדות מיקוד), יכול ליצור כאלה באמצעות מתח אלקטרומגנטיים בתוך צומת דרכים מגנטיות, בנוסף להפרעות מגנטיות.
מקורות שדות מגנטיים חיצוניים במערכות חשמל
שינויים ומחנכים
משתנים כוח ואביזרים קו-קודד מייצרים שדות מגנטיים חזקים, במיוחד ליד ליבתם ורוחותיהם.בקבינט טיפוסי או מארגן, ייתכן שהמשיחיים יהיו רכובים בתוך ס"מ של רכיבים אלה. שדות סטרי מדלפת משנה יכול להמנע מחבילת ה-Goristor, תוך גרימת זרמים מסולקים או בבסיס המשטח של שדה אחד יכול להיות גבוה יותר (10T) (10.
אוטובוסים וכבלים גבוהים
גבוה-הווה DC או AC Busbars הנושא אלפי אספרסים לייצר שדות מגנטיים סטטיים או קוואסי-סטטיים.ביישומים כמו אלקטרוליזה חשמל אספקה או כוננים מתפתל, שלך הם לעתים קרובות רכובים ישירות על או ליד אלה busbars. השדה המגנטי amplitude הוא פרופורציה הנוכחית והבנית למרחק; ובכך, אוטובוס הנושא 1000 במרחק של 1 מ"מ בערך 20 מטרים רבועים) וגרם על פני השטח הרגיל של אווירי (T) וגרם כ- 20 מ- 2.
מנועים חשמליים וגנרטור
במערכות הנעות מוטוריות, במיוחד אלה המשתמשים בסטארט-אפים מבוססי-החתכים או רוכבי אופניים, המנוע עצמו מייצר שדות מגנטיים חזקים רוטטים.בנוסף, חיבורים כבלים בין נהיגה ופעולה מוטורית כרדיוורים של רעש מגנטי גבוה. שדות אלה, אם כי לעתים קרובות נמוך יותר בגודל מאשר אלה מאוטובוסים, יכול לגרום להפרעות שער באמצעות הפיכה מפתה וחדירה לשליטה.
מכניזם פיזי של השפעה על Thyristors
פיתוי נוכחי
(ב) שדות מגנטיים חיצוניים רוטטים את זרמי הנדי בכל חומר מוליכים בתוך השדה.עבור מרכס, זרמי צ'וודיHz זורמים בסיליקון ויפר, את המוליבונן או את הצלחת הבסיס הנחושת, ואת החבילה מובילה.
אפקט הול ו-Common Deversion
שדה מגנטי סטטי (FLT:0)(BFLT:1) החל perpendicularכיוון הזרם הנוכחי במוליכים למחצה מייצר שדה חשמלי הפוך באמצעות אפקט הול.שדה זה deflectsמטענים ספקים, שינוי ההפצה של אלקטרונים וחורים ברחבי רוחב המכשיר.
לורנץ' - כוח על נושאות
[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]] [[[[1924]] [[1924
חלופות ניידות ו Recombination
שדות מגנטיים יכולים להפחית את הניידות של המוביל בשל מגנטיות - שיעור הפיזור המוגדל כאשר ספקים נעים במסלולי אופניים תחת כוח לורנץ.בסיליקון, אפקט המגנטירסיסטינס הוא קטן יחסית בטמפרטורת החדר אבל הופך בולט בתחומים גבוהים (above 0.5 T) מופחתת הניידות מעלה את המתח קדימה תחת התנהגות, עלייה על הפסדים של המדינה.
השפעות על החלפת תווים וגמישות
טריגרינג בלתי רצוי ומרושש
ההשפעה המיידית והמסוכנת ביותר היא לא מכוונת של המקטור.אם שדה מגנטי חיצוני גורם דופק מתח על פני השער-קקתק כי עולה על מתח השער (בדרך כלל 0.5-3 V עבור SCR סטנדרטי), המכשיר עשוי להפוך על הדופק מוקדם.במחט מבוקר שלב, זה יכול לגרום כשל נסיעה, קצר-כיותקן הנוכחי או לעיוותים, אם הוא עלול להכאיב על פני העיוותים האחרים, אם הוא עלול להכאיב על פני השטח השלילי, אם הוא עלול להכאיב, אם הוא עלול להכאיב, אם הוא עלול להד על פני העיוותים, אם הוא חסר לו, אם הוא עלול להתקף את העיוות, אם הוא עלול לגרום לפגום, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני העיוות שלילי, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני העיוות, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני העיוות, אם הוא עלול לגרום לפגום, אם הוא עלול לגרום לפגום, אם הוא עלול לגרום לפגום על ידי מוטציה, אם הוא עלול לגרום לפגום, אם הוא עלול לגרום לפגום, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני העיוות אפשרי, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני מוטמעם, אם הוא עלול לגרום לפגום על פני העיוות שלילי, אם הוא עלול
דירוג dV/dt ו- di/dt Capability
גליונות הנתונים של Thyristor מציינים את שיעורי העליה המקסימלית של מתח (dV /dt) ואת הנוכחי (di / Dt) כי המכשיר יכול לעמוד ללא תפנית בלתי רצויה או נזק.שדות מגנטיים חיצוניים יכולים להפחית את שולי הבטיחות האלה.לדוגמה, שדה מגנטי אשר מעורר זרם מאוחר יותר באזור p-base יכול קדימה-להוליך את צומת השער-השער, להפחית את יכולת הפחתת האפקטיבי / FST יכול להיות מצמצם את הפחתת השפעות זרם חשמליות / זרם חזק לפחות.
מתח כבד ופיתוי חיים
Eddy הנוכחי חימום ועלייה בהפסדים במצב עקב מגנטיזציה לתרום לטמפרטורות שבב גבוהות.טיולים טמפרטורה במהלך פעולה נורמלית להאיץ מנגנוני כשל כגון עייפות מכר, חוטי האג"ח מעלים, ו dopant diffusion.יתר, שדות מגנטיים שגורמים להתפלגות הנוכחית לא אחידה ליצור ⁇ תרמיים בסופו של דבר על פני סיליקון pufer. ⁇ אלה גורמים ללחץ מכני שיכול לפצח או השבבים, במיוחד, לחץ מחזור חיים מופחת, במיוחד, ירידה של מחזור חיים של מחזורי זמן, ירידה בלחץ גבוה יותר.
Latch-Up ו- Turn-Off Diss
במעגלים בהם יש צורך להפעיל את המריצה בכוח (למשל, DC-DC ממירים באמצעות השהות בכפייה), שדות מגנטיים חיצוניים יכולים להפריע לתהליך ההמראה.שדה מגנטי שמקיים הזרקת נושאות עשוי למנוע מהזרם ליפול מתחת לזרם ההחזקה הנוכחי, מה שגורם למקדש להישאר מכווצים על ידי הכשל ועלולים להרסניים, באופן דומה, בפסת את שער החיתוך, ולהפחית את התחנות המגנטיות יותר, כדי להפחתת זמן האחסון.
אירועים ותקריות אמיתיות
HVDC Converter Stations
בתחנות ההמירה הישירות של HVDC (HVDC), שסתום חג המולד מסודרים במגדלים ולעתים קרובות מוקפים בכורים גדולים ומשנים.מהנדסים מפרויקט HVDC גדול דיווחו כי שדות מגנטיים נודדים מכורים סמוכים המושרה שער זרמי מספיק כדי לגרום לחתכים בשדה השסתום, מה שגורם לכשלי החלמה הנדרשים לסיבתים של סיבי שערים ומוסיפים סביבם מגנטיים:0FMA משתמשים במסמכים של הנדסת חשמלאיים ב-FMA: 0GatercrempGatercrempGateration DGatercretexitator ב-FDERCDC.
« נהיגה במכוניות וקטרים
דחפורים מבוססי Thyristor בקטרים חשמליים פועלים בסביבות עם שדות מגנטיים חזקים ממנועי מתיחה ועוקבים אחר זרמים שדה בשנות ה-90 היו במעקב להפרעות מגנטיות שגרמו למספר רב של מרכסים בשרשרת סדרה כדי להפוך בו זמנית, קצר-מגשר על רכיבי DC.ניתוח הראה כי זרמי הדופק במהלך גידור שנוצר מגנטיים של שדות עד 50T, מעורב במתחים מכובשים עם ה-מדומים.
ניכוי התעשייה
אינדוקציה של כוח אספקה להשתמש במכשפים שלך לפעול בתדרים עד 100 kHz.העבודה סליל מייצרת שדות מגנטיים משתנים אינטנסיביים שיכולים להתחבר לערימות חג המולד הסמוכים. במקרה אחד המתועד, תנור חימום אינדוקציה הציג כוח פלט לא יציב עקב ה-DV / ההרחבה המושרה בשדה מגנטית ב- Thyrist.The Field at the Location 5T in aduction in the droping at the String and the Memorydleristrated.
אסטרטגיות לחיקוי: הנדסה הטובה ביותר שיטות
מגן מגנטי
באמצעות חומרים בעלי יכולת גבוהה כגון mu-metal (סגסוגת ניקל-ברזל) או פלדה סיליקון מוכוונת דגנים יכול להפנית פלוקס הרחק ממכשירים רגישים.עבור שדות AC, מגינים מחוסנים להפחית את ההפסדים הנוכחיים במגן עצמו.מגן יעילות מגן תלוי פערים חומריים וגמישות: ב 50 הרץ, גיליון 1 מ"מ מספק בערך 30Btenation במגירה נמוכה יותר, או למגרעות נמוכה יותר, עם חומרים נחושת.
אופטימיזציה פיזית
הגדלת המרחק בין Thyristors ומקורות מגנטיים היא האסטרטגיה הפשוטה והיעילה ביותר, שכן כוח השדה מתכווץ עם הכיכר של מרחק (או מהר יותר עבור מקורות diקוטבים) מעצבים צריכים או לעצב את שלך כדי שהציר הנוכחי שלהם הוא במקביל לכיוון השדה הדומיננטי, צמצום נתיבי לולאה אינדוקטיביים (rephing the inductive Loops) כדי למזער את האזור של שערות השערים המופחת גם מתחים - או מכווץ על ידי קווי קירוב (retbt) יש לתקן קווי קומפוזרים).
עיצוב פילטר ו-Subber Design
זרמים ה-RC ברחבי המסטר מדכאים מתח מהיר ולהפחית את ה- dv / פעוט האפקטיבי שניתן לראות על ידי המכשיר.בסביבות רועשות מבחינה מגנטית, ערכי נובר עשויים להיות מוגברים מעבר להמלצות סטנדרטיות כדי לפצות על החסינות מופחתת dv / edt.בנוסף, הצבת fer bead או ניכוי קטן בסדרה עם השער יכול לסנן גבוה המושרה ללא פגע שער.
בחירת המכשיר ו-De-Rating
בחירת האריסטוקרטים עם יכולת גבוהה יותר של DV / dt (למשל, 1000 V / מיקרוס לעומת 500 V / מיקרו) מספק שולי בטיחות נגד transients המושרה מגנטית. כמה יצרנים מציעים מכשירים עם מבנים שער מותאם כי הם פחות רגישים לזרמים מאוחר יותר. De-rating מקסימום דירוגים (מתח, זרם, טמפרטורה) על ידי 30–20% ביישומים גבוהים עוזר לשמור על אמינות פנימי, רק השפעה VRAR.
חיישנים מגנטיים משולבים ו- Feedback
מתמרים מתקדמים של כוח יכולים לשלב חיישנים של אפקט הול או מגנטים ליד ערערת חג המולד לפקח על רמות שדה משוטטות.כאשר סף עולה, בקר יכול להתאים את תזמון השער, להפחית את תדירות המעבר, או ליזום חסימה בטוחה.גישה מיליטציה פעילה זו הופכת להיות קיימא עם הופעת חיישנים מגנטיים זולים.
שיטות בדיקה ובדיקות
IEC 61000-4-8 ו-10
הוועדה האלקטרונית הבינלאומית (IEC) מגדירה בדיקות חסינות עבור שדות מגנטיים בעלי כוח (IEC 61000-4-8) ושדות מגנטיים oscillatory לחבית (IEC 61000-4) תקנים אלה מציינים רמות הבדיקה עד 100 A / m (התפקד על ידי 126 מיקרוT ספציפי באוויר) וליישם ציוד המיועד למעבדות למגורים, מסחריות, תעשייתיות, אך לעתים קרובות אלה נמצאים בתוך שדות פנימיים, כמו גם הם עשויים להיות נמוכים יותר מאשר צורך.
IEEE Std 1531
מדריך IEEE ליישום ומפרט של שסתום חג המולד כולל המלצות לבדיקות האלקטרומגנטיות (EMI).זה מציע לאמת את שער ההנעה בתנאי השדה המגנטי הגרועים ביותר, כגון במהלך בדיקות קצרות-circuit או קרבה למגנטים של כור.בדיקה בדרך כלל כרוכה בהזרקת שדה סינוסאיד או פולס תוך מעקב אחר המתח והמדינה שלך.
מבחן מעשי
כדי להעריך את ביצועי Thyristor במעבדה, מהנדסים יכולים להשתמש סליל Helmholtz או זוג של סלילי אוויר מותאמים כדי ליצור שדה מגנטי אחיד על המכשיר תחת בדיקה. זרם סליל מונע על ידי מגבר כדי לדמות את הגודל ואת התדירות של ספקטרום של יישום היעד.the Thyristor ממוקם במרכז סליל, ואת שערה-cathode, הנוכחי, מתח, וניתן למחולל את הטמפרטורות הרגילות כדי לאמת את התרגילים שנקבעו על ידי מעצבי אבטחה.
מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות
מכשירים גדולים ותחמושת מגנטית
סיליקון carbide (SiC) וגליון nitride (GaN) מכשירים מציעים מעבר מהיר יותר ופעולת טמפרטורה גבוהה יותר, אבל ממדים קטנים שלהם למות ואת הדחיסות הנוכחיות גבוהות יותר להפוך אותם רגישים יותר לחשיבה מגנטית המושרה על ידי שדה מגנטי.עם זאת, התקנים מתקדמים שלהם שער משולב SiCFET, שער הזרקה משולבת, GaN HEMT) עשויים לספק חסינות טובה יותר אם תוכנן כראוי לתוך שדה אריזה מגנטית.
על שבב חיישנים מגנטיים ו- Self-Diagnostics
שילוב של שדה מגנטי רגיש ישירות לתוך השבב או החבילה הוא מגמה מתעוררת.מכשירי כוח חכמים כאלה יכולים לדווח על שדה מיידי והתאמה של סף פנימי בהתאם, המאפשר חסינות הסתגלות.לדוגמה, מכשיל עם חיישן בעל מבנה בנוי יכול להעלות אוטומטית את מתח השער שלו כאשר שדה חיצוני חזק מזוהה, מונע הפעלה מהירה תוך שמירה על פעילות נורמלית אחרת.
חומרים מתקדמים וטכניקות
חומרים מגנטיים ננוקריסטליים ואמפירי מספקים יכולת גבוהה בתדרים גבוהים עם משקל נמוך יותר מאשר חומרים מסורתיים mu-metal.חומרים אלה יכולים להיווצר לקלטות גמישות או לסכלים, מה שהופך אותם לקלים יותר להשתלב בבנייה מודול חשמל.בנוסף, סלילים פעילים - אלקטרומגנטים קטנים שיוצרים שדה התנגדות - ניתן להשתמש בהם בסביבות קיצוניות, נשלטים באמצעות זמן אמיתי מחיישנים מגנטיים.
מסקנה
שדות מגנטיים חיצוניים הם גורם משמעותי אך לעתים קרובות להתעלם באמינות חג המולד.המנגנונים של התערבות - החדירה הנוכחית, אפקט הול, כוח לורנץ, ומגנטיות - יכול לזלזל במאפיינים, לגרום להפחתה, ולהאיץ את הלבוש התרמית.הבנת ההשפעות הללו מאפשר מהנדסי חשמל מתקדמים ליישם ביעילות אמצעי הגנה מגנטיים: מגנטיים, פריסה, עיוות, דה-פר, מערכות מתקדמות יותר, כמו גם חיישנים מתקדמים יותר, יכולים לפעול ביעילות, כדי לשפר את התקני אבטחה מגנטיים, רק על ידי קומפקטיים מתקדמים יותר, כדי לשפר את התקני אבטחה מגנטיים, רק קומפקטיים יותר, רק קומפקטיים, כדי לשפר את התקני אבטחה גבוהה יותר, כדי לשפר את התקני אבטחה מתקדמים יותר, כדי לשפר את התקני אבטחה גבוהה יותר, רק קומפקטיים, כדי לשפר את יעילות יותר, רק קומפקטיים, קומפקטיים, קומפקטיים, כדי לשפר את התקני אבטחה גבוהה יותר, רק קומפקטיים, רק קומפקטיים, כדי לשפר את התקני אבטחה מגנטיים מתקדמים יותר, כדי לשפר את התקני אבטחה גבוהה יותר, רק מנגנוני אבטחה מגנטיים, כדי לשפר את התקני אבטחה גבוהה יותר, כדי לשפר את התקני אבטחה מגנטיים, כדי לשפר את התקני אבטחה