Tristörlerin Ujt Ve Triyakla Çalıştırılması
TRİSTÖRLERİN UJT VE TRİYAKLA ÇALIŞTIRILMASI
1.Tristör
Tristör, gazlı lambaların thayratron ve civa buharlı redresörlerin yerini alan yarı iletkendir. İlk yapıldığı 1957 yılından ber büyük gelişme göstererek 600 amper 1800 voltluk tristörler yapılmıştır. Tristörler elektrik ve elektronikte çok geniş bir kullanma alanına sahiptirler. Örneğin, kumandalı redresörler, elektronik kontaktörler, zaman röleleri, DC ve AC motorların hızlarının ayarlanması ve dönüş yönlerinin değiştirilmesi gibi.
Tristörler sırasıyla birbirini takip eden “P” ve “N” tipi silisyumdan yapılmış dört tabaka yarı iletkenden meydana gelmiÅŸtir. Bu dört tabakanın en dışındaki “P” tabakası anaot diÄŸer dıştaki “N” tabakası katod görevi yapar. Bu uçlardan geçecek akım kontrol elektrodu (geyt, kapı) denen üçüncü uç ile kontrol edilir. Åžekil:1’ de tristörün sembolü, ÅŸekil:2’ de yapısı, ÅŸekil:3’ te ise üç diyota denk eÅŸdeÄŸer devresi görülmektedir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG]
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG] P1
N2
P2
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image005.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG] N1
Åžekil:1a Åžekil:1b-c
Åžekil :1 de görüldüğü gibi anot-katod arasına uygulanan gerilimin kutupları ne olursa her durumda tristör içinde bulunan PN birleÅŸimlerinden biri ters yönde polarılmıştır. Bu sebepten kapı devresine uygun ateÅŸleme gerilimi uygulanmadığı sürece normal çalışma geriliminde tristör her zaman yalıtkandır. Anot pozitif, katod negatif olacak ÅŸekilde tristöre gerilim uygulanacak olursa ÅŸekil:1c’ de. 1 ve 3 nolu diyotlar ileri yönde, 2 nolu diyot ters yönde olur. Buna göre 1 ve 3 nolu diyotlar iletken, 2 nolu diyot yalıtkan duruma geçer. Polarma deÄŸiÅŸirse yani anot negatif, katod pozitif olursa 1 ve 3 nolu diyotlar yalıtkan 3 nolu diyot iletken duruma geçer. Tristörün iletken olabilmesi için “G” nin pozitif olarak edilmesi gerekir. Åžekil 2’ de tristörün birbirine paralel baÄŸlı iki transistöre benzetiliÅŸi görülmektedir.
Åžekil:2
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG]
DoÄŸru akımı kaynağının pozitif ucu anoda negatif ucu katoda baÄŸlanır. EÄŸer “G” pozitif olarak ÅŸekilde katod ile kapı arasına bir iÅŸaret uygulanırsa “B” den “E” ye doÄŸru küçük bir I1 akımı akar. Bu taban akımından dolayı T1 transistörünün kollektöründen I2 akımı akar. Bu akım T2 transistörünün taban akımı olacağından T2 iletken durumuna geçer. T2 transistörünün I3 toplayıcı akımı geri besleme yaparak T1 transistörünün taban akımını saÄŸlar. Böylece her iki transistör dolayısıyla tristör iletime geçmiÅŸ olur. EÄŸer “G” ye uygulanan pozitif iÅŸaret kaldırılacak olursa transistörler yani, tristör yalıtkan olmaz. Çünkü transistör diÄŸer transistörün taban akımını saÄŸlayarak her iki transistör de iletimde kalır. Böylece büyük bir anot akımı çok küçük (birkaç miliamper) bir kapı akımıyla kontrol edilmiÅŸtir. Tristörün bu özelliÄŸi aynen thayratrona benzer. Yalnız thayratrona iÅŸaret gerilimi uygulandığı halde tristöre iÅŸaret akımı uygulanır.
Tristör yalıtkan iken devresinden küçük bir sızıntı akımı akar. Eğer tristöre uygulanan düz gerilim yavaş yavaş arttırılırsa belirli bir değerde (VBO ) tristör iletime geçer. Genel olarak tristör bu gerilimin çok altında çalıştırılır. Bu durumda küçük bir kapı akımı tristörü iletime geçerir. Tristörün iletim durumunda kalabilmesi için içinden geçen akımın IH değerinin altına düşmemesi gerekir. Tristör akımı IH değerinin altına düşerse, tristör kesime gider. Tristöre uygulanan gerilimin kutupları değiştirilirse yani tristörün anoduna akım kaynağının negatif ucu katoda pozitif ucu bağlanırsa tristör ters polarize edilmiş olur. Ters gerilim sıfır iken devreden akım geçmez. Gerilim arttırılmaya başlanırsa tristörden bir sızıntı akımı geçer. Gerilim artışı VRMS değerine gelince akım aniden yükselir. Buna tristörün ters gerilimi denir. Tristörün ters gerilimi hiçbir zaman bunun üzerine çıkmamalıdır. Tristör düz polarmada iletime geçtiği zaman üzerinde 1V. kadar bir gerilim düşümü olur. Bu gerilim aynı özellikteki thayraton lambaya göre hayli küçüktür. İletimdeki tristöre ters bir anot gerilimi uygulanırsa.10 mikrosaniye içinde tristör kesime gider. Bu değer thayratonunkine göre çok küçüktür. Bu sebebten tristörler daha yüksek frekanslarda da kullanılırlar.
DoÄŸru akım devresine baÄŸlanmış düz polarmalı bir tristör iletime geçtikten sonra “G” ucunun akımı kesilirse, tristörün iletkenliÄŸi devam eder. Tristörün iletimini kesmek için devreden geçen akımı IH akımının altına düşürmek yani, anot devresini kesmek gerekir.
2. Tristörlerin DC devrelerin de çalıştırılması:
Åžekil: 3b deki baÄŸlantı yapılır. Burada U1 doÄŸru akım yük gerilimi U2 doÄŸru akım kaynağı kapı gerilimi R ayarlı direnç. R ayarlı dirençten ötürü kapı gerilimi sıfır iken tristör, düz polarize edildiÄŸi halde yalıtkandır. R direnci yavaÅŸ yavaÅŸ devreden çıkarırsak “G” gerilimi 1 volt ve akımı 20 miliamper olunca tristör iletime geçer. Kapı gerilimi sıfıra düşürülürse tristörün iletime devam ettiÄŸi görülür.
Doğru akım kaynağına bağlı bir tristör iletime geçtikten sonra şu yollarla yalıtkanlık durumuna geçebilir.
Åžekil:3a Åžekil:3b
a.Seri anahtarla durdurma:
Åžekil:3a’ da görüldüğü gibi “S” anahtarı açılarak devreye uygulanan gerilim kesilir. Bu durumda tristörün uçlarındaki gerilim sıfırdır. “S” anahtarı kapatılırsa, tristörün yalıtkan duruma geçtiÄŸi görülecektir. Tekrar iletken duruma geçmesi için “G”ucuna kontrol geriliminin uygulanması gerekir.
R
C
+
-
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG] -
+
S
yük
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image031.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG]b. Paralel anahtarla durdurulma:
Åžekil:4a’ da devrede tristöre paralel olarak konan bir anahtar çalışmayı durdurmak için kullanılır. Tristör iletimde iken anahtara basıldığı zaman bütün akım anahtar üzerinden geçer. Tristör üzerindeki akım ve gerilim sıfır olur. Tristörde gerilim olmadığı için tristör yalıtkanlık durumuna geçer. Tristörün yalıtkanlık durumuna geçmesi için en az anahtarı 100 mikrosaniye kapalı tutmak gerekir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif[/IMG]
Åžekil:4a Åžekil:4b
c. Kapasitif durdurma:
Åžekil:4b’ de bir DC devresini kontrol eden tristörün bir kapasitif devre ve anahtar yardımı ile durdurulması görülmektedir. Devre normal çalışırken “R” ÅŸarj dirençi üzerinden “C” kondansatörü dolar. Bu anda “S” anahtarı açık durumdadır. “S” anahtarı kapatıldığı zaman kondansatör tristör üzerine ters yönde bir gerilim uygular. 10 mikro saniye gibi kısa bir zaman içinde tristörün çalışması durur. Anahtar açılıp tristör tekrar ateÅŸlendiÄŸi zaman çalışma tekrar ateÅŸlendiÄŸi zaman çalışma tekrar baÅŸlar ve devam eder.
3. AC devrelerinde tristörlerin çalıştırılması ve durdurulması:
a. Dirençli bir devre ile çalıştırmak:
Åžekil :5’teki baÄŸlantı yapılır. Devreye alternatif akım verilir. Birinci durumda anot pozitif katod negatiftir. Düz polarma olduÄŸu için tristör iletime hazırdır. Anottan alınan pozitif gerilim “R” direncinde kapı gerilimi deÄŸerine düşürüldükten sonra “d” diyotuna doÄŸrultularak “S” anahtarına gelir. Tristörün tetiklenmesi için “S” anahtarı kapatılır. “D” diyodundan gelen kapı gerilimi tristörün “G” ucuna uygulanır. Tristör iletime geçer. Tristörün iletkenlik durumu pozitif alternansın sıfır olmasına devam eder. Alternans sıfır olunca devre akımı kesilir. Tristör yalıtkan duruma geçer. Alternans yön deÄŸiÅŸtirince yani ikinci durumda anot negatif, katod pozitif olacaktır. Tristör ters polarmalı olduÄŸu için yalıtkanlığı devam eder. Ayrıca”G” ucuna baÄŸlı “D” diyodu ters yönde akımı geçirmeyeceÄŸi için tristöre kapı gerilimide uygulanmaz ve ateÅŸleme (tekikleme) akımı akmaz. Alternans yön deÄŸiÅŸtirince tristör tekrar birinci duruma geçerek düz polarıze olur ve “G” akımı ile iletime geçer. Bu devrede yükten sadece pozitif alternanslar geçer. DiÄŸer alternanslar geçmez. Tristörü durdurmak için “S” anahtarını açmak gerekir.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif[/IMG]
Åžekil:5
b. Faz değiştirme devresi ile çalıştırma:
Bunun için ÅŸekil:6’ daki baÄŸlantı yapılır. ÅŸekil:5’ teki devrede faz deÄŸiÅŸtirme devresi olmadığı için anot ile kapı aynı fazdadır. Anot pozitif iken kapıda pozitifdir. Anot negatif iken kapıda negatifdir.. Bu durumda fazın alternansını bir kısmının kesilmesi çok zordur. Direnç deÄŸeri biraz büyültülerek tristörün gecikmeli ateÅŸlenmesi saÄŸlanabilir. Yalnız burada yapılan faz kesmesi çok sınırlıdır. Bu sebepten faz kesmesinin çeÅŸitli ve istenilen açılarda gerçeklemesi için thayraton lambalarda olduÄŸu gibi faz deÄŸiÅŸtirme devresi ile çalıştırılır. Faz kaydırma devresi kapı ucuna baÄŸlanır anot pozitif olduÄŸu halde kapı negatif ve sıfır gerilimde ise tristör yalıtkan durumdadır. Kapı pozitif olur olmaz tristör iletime geçer ve iletkenliÄŸi alternansın sonuna kadar devam eder. Alternansın kesilmesiyle çıkan gerilimin ortalama deÄŸeri düşer dolayısıyla tristörler gerilimi kademeli düşürmek veya yükseltmek için kullanılırlar. Tristörler radyo,televizyon vb. devrelerde kullanıldığı gibi endüstiriyel elektronikte ÅŸu devrelerde de kullanılır: Elektronik kontaktör ayarlı redresör, alternatif akımda faz ayarı konvertisör vb.
Åžekil:6
c. Tekbileşimli UJT (unijonctıon) transistör:
Tristörlerin kısa süreli bir pals ile ateÅŸlenmesi için genellikle tek bileÅŸimli transistör kullanılır. UJT de biri “P” tipi diÄŸeri “N” tipi olmak üzere iki yarı iletken kristal vardır. Bu sebepten buna iki taban da denir. “N” tipi silisyumdan yapılan yarı iletken kristal çubuÄŸun iki ucunda dışarıya iki baÄŸlantı iletkeni çıkarılmıştır. Bunlara 1. nci taban (B1) ve ikinci taban (B2) adları verilir. “N” tipi kristal çubuÄŸun ortasına yakın bir yere “p”tipi yarıiletken birleÅŸtirilmiÅŸtir. “P” tipi yarı iletkene yayıcı (emiter) “E” denir. Åžekil 2-57 deki prensip ÅŸemasında görüldüğü gibi E1 ve E2 uçlarına VBB gerilimi uygulanırsa,”N”den çok bir akım geçer.Bu akım nedeniyle “E” ile B1 arasında “VE “ gerilim düşümü olur. EÄŸer “E” ile “B1” arasına “E”pozitif B1 negatif olmak üzere dışardan bir gerilim uygulanırsa “VE “ den küçük kaldıkça UJT nin içinde hiçbir elektriksel olay olmaz. Dışardan uygulanan gerilim “VE “ geriliminin bir miktar üzerine çıkarsa “E” ile “B1” arası doÄŸru yönde polarize edilir. DoÄŸru polaramada “E” ile “B1” arasındaki direnç çok küçülür. “E” den “B” ye büyük bir akım akar.
Yukarıda çalışma prensipi açıklanan UJT ile bir tristörün tetiklenmesine ait bir devre ÅŸekil:7’ de görülmektedir. Bu devrede “S” anahtarı kapatıldığında 20 voltluk bir gerilim “R3” potansiyometresi ile “C1” kodansatörüne uygulanır. “C1” doldukça uçlarındaki gerilim büyür.
Bu gerilim deÄŸeri UJT nin yayıcısı ile birinci tabanı “B1” arasındaki gerilim deÄŸerinin üzerine çıktığı zaman “E” ile “B1” arasındaki direnç küçülür “C1” kondansatörü ”E” den “B1”re doÄŸru hemen boÅŸalır. Bu boÅŸalma akımı “B1” direnci üzerinden kısa süreli bir gerilim düşümüne sebep olur. Bu gerilim kapı ucuna baÄŸlı olduÄŸu için tristörü iletime geçirir.
UJT ile tetiklemede kumanda devresi ile tristör devresinin senkronize olması istenir. Bunun için AC gerilimi bir transformatör ile düşürüldükten sonra diyotlarla doÄŸrultulur. DoÄŸrultulan bu gerilim sinüs eÄŸrilerinin tepeleri zener diyot ile kırpılır. Sonra bu gerilimi “R3” ile ”C1” devresine, oradan da UJT ye uygulanır. UJT ten bu gerilim daha öncede açıklandığı gibi pals ÅŸeklinde çıkarak tristörün kapı ucuna verilir. Ve tristörün tetiklenmesi saÄŸlanır. Dolayısıyla tristörün iletimi boyunca kapısından akım geçmesine gerek kalmaz kapının ısınması bu ÅŸekilde önlenmiÅŸ olur. “R3” ayarlı direnci ile faz farkı yaratılarak gecikmeli ateÅŸleme yapılır.
Åžekil:7
