I tiritori, noti anche come rettificatori a controllo silicio (SCR), sono dispositivi semiconduttori fondamentali utilizzati nelle applicazioni di controllo dell'alimentazione come motori, controllo dell'illuminazione e alimentatori.

Preparazione per il test di Thyristor

Prima di iniziare qualsiasi test, raccogliere le attrezzature necessarie e garantire uno spazio di lavoro sicuro.

  • Multimetro digitale[[] (DMM) – per misurare tensione, corrente e resistenza.
  • Oscilloscope[] – per osservare le forme d'onda e i tempi di commutazione.
  • Alimentazione elettrica CC variabile[] con capacità di limitazione corrente.
  • Generatore di filtrazione[]] o generatore di impulsi per il cancello che si attiva.
  • Risvegli e condensatori[] per la costruzione di circuiti di prova.
  • Breadboard[]] o dispositivo di prova per facili modifiche di connessione.
  • Probe e fili di collegamento[] con valutazioni appropriate.

Identificare sempre il tipo di tiristor e riferirsi al suo foglio di dati per i valori di parametro specificati come VGT], IL, I]H, t]] [FLT:

Per una comprensione fondamentale delle caratteristiche del tiristoro, si consideri riferirsi a risorse come il Electronics Tutorials on Thyristors.

Testare la tensione del trigger della porta (VGT])

La tensione di attivazione del cancello è la tensione minima tra il cancello e il catodo (G-K) necessario per passare il tiristor dallo stato di blocco allo stato di conduzione. Questo parametro è critico perché determina la sensibilità del dispositivo per controllare i segnali.

  1. Costruisci un circuito di prova con il tiristor connesso in serie con un resistore di carico (ad esempio, 1 kΩ) e un alimentatore DC variabile per il circuito di anodo-cathode. Impostare la tensione dell'anodo ad un livello superiore alla tensione di blocco in avanti, tipicamente 12V o secondo il foglio di dati.
  2. Collegare un DMM attraverso i terminali di gate e cathode per misurare la tensione. In alternativa, utilizzare un oscilloscopio per il monitoraggio in tempo reale.
  3. Applicare una tensione DC lentamente crescente tra cancello e catodo da un secondo alimentatore o un divisore di resistenza variabile.
  4. Monitorare la corrente dell'anodo utilizzando un ammetro o la corrente DMM. Il tiristor si accende quando la corrente del cancello supera la corrente di attivazione del cancello (I[]GT]]), che corrisponde a VGT[]]]].
  5. Registrare la tensione di cancello all'istante la corrente di anodo salta bruscamente.

I valori VGT[] variano da 0.5V a 2.5V per i SCR comuni. Se il V misuratoGT[] è significativamente più alto rispetto alle specifiche del foglio di dati, può indicare un passaggio di cancello debole o danni interni.

Per ulteriori informazioni sulle caratteristiche del cancello, consultare un tipico foglio di dati SCR[[] da un produttore rispettabile.

Misurare la corrente di incisione (IL])

La corrente di chiusura è la corrente di anodo minimo necessaria per mantenere il tiristor in conduzione immediatamente dopo la rimozione dell'unità di atterraggio. Assicura che il dispositivo rimanga bloccato per un corretto funzionamento in circuiti dove il segnale di imbarco è transitorio, come i sistemi a impulsi. La procedura di misurazione è la seguente:

  1. Impostare il circuito di prova simile al test V[]GT] ma con un alimentatore controllato in corrente per il circuito dell'anodo.
  2. Applicare un impulso di cancello (ad esempio, 5V per 10 ms) per accendere il tiristor. Assicurare che la corrente di anodo sia inizialmente impostata sopra il previsto I[L, tipicamente 100–500 mA.
  3. Dopo il turn-on, rimuovere il cancello drive (ridurre a 0V). Il tiristor dovrebbe continuare a condurre a causa del suo meccanismo di feedback rigenerativo.
  4. Ridurre gradualmente la corrente dell'anodo abbassando la tensione dell'alimentazione o aumentando la resistenza al carico.
  5. La corrente in cui il tiristoro si spegne improvvisamente (un'altra corrente scende a quasi zero) è la corrente di incisione.

IL] è tipicamente più alto della corrente di tenuta e dipende dalla costruzione del dispositivo. Misurare questo parametro aiuta nella progettazione di circuiti di azionamento del cancello che forniscono una corrente sufficiente per garantire la chiusura affidabile senza sovrascrivere il cancello, che potrebbe portare a stress termico.

Valutare la corrente di attesa (I]H]]

Tenere la corrente è la corrente di anodo minimo necessaria per mantenere il tiristor in conduzione dopo che è stato bloccato. A differenza di IL], che viene misurato immediatamente dopo il triggering, IH viene misurato una volta che il dispositivo è stabile nella conduzione.

  1. Accendere il tiristor con un impulso di cancello e garantire che la corrente di anodo sia ben superiore a IL.
  2. Dopo che il dispositivo è bloccato, rimuovere l'unità di gate.
  3. Ridurre lentamente la corrente dell'anodo, simile al test I[L] ma nel corso di un periodo più lungo per consentire la stabilizzazione termica.
  4. Registra la corrente in cui il tiristoro si spegne.

IH]] è fondamentale per comprendere le caratteristiche di dislivello nei circuiti di controllo dell'alimentazione AC. Ad esempio, in un tipico dimmer della luce, la corrente dell'anodo deve rimanere al di sopra di IH per l'intero mezzo ciclo della forma d'onda AC per prevenire il rientro e il flicker prematuro.

Verifica del tempo di svolta e del tempo di rotazione

I tempi di commutazione sono essenziali per applicazioni ad alta frequenza come inverter e alimentatori di commutazione. Il tempo di attivazione (t]on[]) è il ritardo dal polso di scatto del cancello a quando il tiristor inizia a condurre completamente, mentre il tempo di spegnimento (t]] gocce di ritorno del dispositivo]) è il blocco di tempo necessario per il tempo necessario per il tempo di accensione del dispositivo

  1. Collegare i canali di oscilloscopio: Canale 1 al segnale di cancello, Canale 2 alla tensione di anodo-cathode (o utilizzare una sonda corrente per corrente di anodo).
  2. Applicare un singolo impulso di cancello con un tempo di salita veloce (ad esempio, 1 μs). Impostare il grilletto sul bordo di aumento del polso del cancello.
  3. Osservate la forma d'onda di tensione dell'anodo. Quando il tiristor si accende, la tensione dell'anodo scende bruscamente. Misurate il tempo dal bordo di piombo del polso del cancello al punto di caduta del 90% della tensione dell'anodo – questo è t su].
  4. Per il tempo di spegnimento, ridurre la corrente di anodo sotto I[[H (ad esempio, aprendo il circuito o utilizzando un interruttore veloce) e osservare la tensione di anodo. Il tempo di spegnimento è misurato dal momento in cui la corrente scende a zero quando la tensione di anodo sale al 90% della sua tensione di bloccaggio di picco.

Assicurare che l'oscilloscopio abbia una larghezza di banda sufficiente (ad esempio 100 MHz) per catturare transizioni veloci. I valori tipici di ton[[]]] variano da 1 a 10 μs, mentre toff[]]] può essere più lungo, fino a 50 μs per i SCR standard.

Misurazione Corrente di perdite

Corrente di leakage (I]DRM[]] o I[RRM[]) è la piccola corrente che scorre attraverso il tiristor quando è nello stato di blocco (in avanti o inverso).

  1. Applicare una tensione inferiore alla tensione di rottura attraverso l'anodo-catodo, con il cancello aperto o inverso-biadito.
  2. Utilizzare un microammetro o DMM in modalità corrente per misurare la corrente. Assicurare che il DMM abbia una sensibilità sufficiente per le letture di microampere.
  3. Aumentare gradualmente la tensione alla tensione nominale di picco ripetitivo (V[DRM[]] o V]RRM[[]]) e notare la corrente ad ogni passo.

La corrente di leakage dovrebbe essere nella gamma microampere per dispositivi sani. Se supera i limiti del foglio di dati, il tiristor può essere danneggiato, contaminato o soffre di ingresso dell'umidità.

Verificare la caduta di tensione in avanti

La caduta della tensione in avanti (V]F[] o V[]T[]]) è la tensione attraverso il tiristor quando sta conducendo la corrente nominale.

  1. Accendere il tiristor e passare una corrente conosciuta attraverso di esso, in genere la corrente nominale avanti (IT]] o IF[]]].
  2. Misurare la caduta di tensione utilizzando un DMM attraverso i terminali anodo e catodo.
  3. Confronta il valore misurato con le specifiche del foglio di dati, che è tipicamente 1-2 V per i dispositivi a bassa potenza e leggermente più alto per i tipi ad alta potenza.

Un V più alto del previstoF[] indica una maggiore resistenza allo stato, che può essere dovuto al surriscaldamento, al degrado di giunzione, o a un'inadeguata unità di cancello che non riesce a saturare completamente il dispositivo.

Problemi comuni e risoluzione dei problemi

Durante i test, possono sorgere diversi problemi. Qui ci sono problemi comuni e soluzioni pratiche:

  • Il dispositivo non attiva:] Controlla che la tensione del cancello superi V[GT[[] e la corrente del cancello supera I[]GT]]. Verificare che la tensione dell'anodo sia sopra la tensione di bloccaggio in avanti e che la resistenza del carico è appropriata.
  • Il dispositivo si spegne prematuramente:[] La corrente dell'anodo può essere inferiore a I[]H[], o c'è rumore sulla linea del cancello.
  • Misure incoerenti:[] Assicurare connessioni pulite e sicure e utilizzare sonde schermate per misurazioni di oscilloscopio.
  • Corrente di dispersione elevata:[] Test per la contaminazione o l'umidità. Pulire il dispositivo con alcol isopropil e ridefinire in un ambiente asciutto. Se la perdita rimane alta, il dispositivo probabilmente ha danni interni e dovrebbe essere sostituito.

Per ulteriori tecniche di risoluzione dei problemi, fare riferimento a [] Tutti i circuiti – Thyristors[] che copre modalità di guasto comuni e considerazioni di progettazione del circuito.

Test Avanzato: Utilizzo di un Tracer di curvatura

Per una caratterizzazione completa, un tracer curva a semiconduttore può visualizzare le caratteristiche V-I di un tiristor in una sola spazzata. Sebbene non sempre disponibile nei laboratori di base, fornisce informazioni rapide sulla tensione di rottura, tenendo la corrente e le regioni di perdita.

  1. Collegare il tiristor al collettore e ai terminali di emettitore del trattore curva (per l'anodo e il catodo).
  2. Impostare la gamma di tensione di spazza per coprire le regioni di rottura e blocco attesi. Iniziare con bassa tensione per evitare danni.
  3. Applicare una corrente o una tensione costante del cancello per osservare come il livello di attivazione cambia con diverse unità di gate.
  4. Analizzare le curve visualizzate per il blocco in avanti e inverso, il comportamento di chiusura e la forma della regione di conduzione.

Un tracer curva è particolarmente utile per il test batch, i componenti corrispondenti in applicazioni parallele, e per identificare i difetti sottili che non possono apparire in test a singolo parametro.

Considerazioni di sicurezza

Lavorare con i circuiti di potenza comporta rischi intrinseci. Seguire sempre queste linee guida di sicurezza:

  • Utilizzare un alimentatore limitatore di corrente per evitare correnti eccessive che possono causare surriscaldamento, esplosione dei componenti o fuoco.
  • Scarico di qualsiasi condensatore nel circuito prima di gestire componenti o fare connessioni.
  • Indossare guanti isolati e utilizzare strumenti con isolamento nominale quando si lavora con tensioni superiori a 50V.
  • Assicurare l'oscilloscopio, gli alimentatori e altri strumenti sono adeguatamente messa a terra per evitare scosse elettriche da perdite di reggiseni.
  • Non bypassare mai le caratteristiche di sicurezza come fusibili, interruttori di circuito, o trasformatori di isolamento.
  • Per i tiristori ad alta potenza (ad esempio, nelle azionamenti), utilizzare il telerilevamento e l'isolamento ottico per i segnali di azionamento del cancello per proteggere l'operatore.

Per i dispositivi e le attrezzature specifiche, è sempre necessario fare riferimento alle istruzioni di sicurezza del produttore, che devono essere eseguite in un ambiente controllato con adeguate misure di ventilazione e sicurezza antincendio.

Conclusioni

Eseguire test di parametri sui tiristori utilizzando apparecchiature di laboratorio standard è un processo sistematico che garantisce affidabilità e prestazioni del circuito del dispositivo. Misurando tensione di attivazione del cancello, latching e le correnti di tenuta, tempi di commutazione, corrente di perdita e caduta della tensione in avanti, i tecnici possono convalidare le specifiche del foglio di dati e identificare i componenti difettosi.Questi test richiedono un'attenta configurazione, una corretta strumentazione e l'adere ai protocolli di sicurezza.