ابزار برقی نیمه هادی
دوران جدید از علم الکترونیک هیدرولیکی برقی با معرفی تراستورها در اواخر دهه 1950 آغاز شد. امروزه انواع مختلفی از ابزار برقی و هیدرولیکی برای کاربرد در فرکانس ها و قدرت های بالا در دسترس وجود دارد. برجسته ترین ابزار برقی و هیدرولیکی تراستورهای محل ورود گیت و خروج روشن خاموش ترانزیستور های دارلینگتون هیدرولیکی برقی و ترانزیستورهای دوقطبی گیت روکشدار شده (iGBIs) می بشند. ابزار هیدرولیکی قبرقی نیمه هادی مهمترین عناصر عملکردی در تمامی کاربردهای تبدیل قدرت برق محسوب می شود.
ابزار برقی اساساً به عنوان سوئیچ هایی برای تبدیل قدرت از یک شکل به شکل یدیگر به کار برده می شوند. آنها در سیتسم های کنترل موتوری ذخایر برقی متداوم انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا ذخایر قوه گرم سازی القایی و در بسیاری از سایر کاربردهای تبدیل قدرت به کار برده می شوند. بررسی ویژگی های اصلی این ابزارهای موتوری در این فص آمده است.
تیراستور و ترایاک (مهار نیرو)
از تراستورها همچنین یک کننده گاهی کنترل شونده سیلیکونی نام برده می شود. که اساساً یک دستگاه pnpn هم کنشگر سه قسمتی چهار لایه می باش.د که دارای 3 ترمینال یا پایانه می باشد:
آند، کاتد و گیت محل ورودی، خروجی این دستگاه به واسطه ایجاد یک پالس کوتاه در مسیر گیت و کاتد روشن می شود.
به محض روشن شدن دستگاه گیت کنترل خود را برای خاموش کردن دستگاه از دست می دهد. و خاموش شدن به واسطه ایجاد ولتاژ برعکس در آند و کاتد رخ می دهد. شکل تراستور و ویژگی های ولتاژ آمپر آن در نمودار 3001 آمده است. اصولاص 2 طبقه بندی در مورد تیراستورها وجود دارد: دستگاه حرکت برگردان (که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند و حرکت وارون می سازد که جریان مستقیم را به متناوب تبدیل می کند) تفاوت میان یک دستگاه تیراستور برگردان و وارون ساز زمان پایین خاموش شدن دومی می باشد. تیراستورهای برگردان پایین است و در کاربردهای دگرسو سازی های طبیعی استفاده می شوند. تیراستورهای وارون ساز در کاربردهای تبدیل برق اضطراری همچون جاپرها dc-dc و وارون سازی dc-ac استفاده می شوند. تیراستورهای وارون ساز به ویسله تبدیل جریان به صفر با استفاده از یک مدار خارجی تبدیل برق خاموش می شوند. و این امر مستلزم اجزای سازنده تبیدل برق اضافی می باشد. از این رو خسارات اضافی در دستگاه وارون ساز جریان را موجب می شود.
تیراستورها در شرایط جریان های موقتی و قابلیت dv/dt بسیار قوی و نیرومند عمل می کنند. ولتاژ پیشین در تیراستورها حدود 5/1 تا 2 ولت می باشد. و حتی در جریان های بیشتر در ترتیب A1000 اغلب به 3 ولت هم می رسد.
هنگامی که میکروولتاژ پیشین کاهش برق دستگاه را در هر جریان ایجاد شده مشخص می کند کاهش برق تغییر یافته تبدیل به فاکتور مسلمی برای تحت تاثیر قرار دادن دمای هم کنشگر و بخش نیم رسانا در فرکانس های بسیار بالا م یشود. به همین علت ماکزیمم فرکانس های متغیر ممکن که از تیراستورها استفاده می کنند، در مقایسه با سایر دستگاه های برقی که در این فصل به آنها اشاره شده است محدودتر می باشد.
تیراستورها دارای قابلیت و توان مقاوم I2t می باشند و به وسیله فیزوها محافظت می شوند. قابلیت جریان فراتاخت بدون تکرار تیراستورها حدود 10 برابر جریان زاویه چهارگوشی دار میانگین ریشته رده بندی شده آنها می باشد. (rms) آنها باید توسط شبکه های اتصالی سربالایی به دلیل تاثیرات
di/d+ , dv محافظت شوند. اگر dr/dt مشخص شد. افزایش یابد تیراستورها ممکن است هدایت جریان را بدون استفاده یک پالس گیت (محل خروج و ورود) شروع کنند. در کاربردهای تبدیل جریان dc به ac لازم است از یک دیود غیر موازنی با میزان سرعت و براورد یکسان و مشابه در طول مسیر هر یک از تیراستورهای اصلی استفاده کنید. تیراستورها تا v 6000 و A 3500 قابل دسترسی و استفاده هستند.
یک ترایاک در واقع به طور عملکرد یک جفت از تیراستورهای برگردان جریان که به طور غیرعادی با هم مرتبط اند می باش.د شکل ترایاک و ویژگی های ولت آمپر آن در نمودار 3002 نمایش داده شده است. بعلت تلفیق و یکی سازی، ترایاک از ویژگی dr/dt دوباره به کار برده شده ضعیف، حساسیت ضعیف جریان گیت ورودی و خروجی در زمان روشن بودن دستگاه طولانی تر بودن مدت زمان خاموشی برخوردار می باش.د ترایاک اساساً در کاربرد های کنترل فاز همچون تنظیم کننده ac برای روشن کردن و کنترل فن و همچنین در رله های حالت جامد به کار برده می شوند.