سلیکون کنٹرول شدہ ریکٹیفائر

سلیکون کنٹرولڈ ریکٹیفائر (ایس سی آر)

سلکان کنٹرولڈ ریکٹیفائر (ایس سی آر)، جسے تھائرسٹر بھی کہا جاتا ہے، ایک ہائی پاور برقی جزو ہے۔ اس میں چھوٹے سائز، اعلی کارکردگی، اور طویل سروس کی زندگی کے فوائد ہیں. خودکار کنٹرول سسٹم میں، اسے ہائی پاور ڈرائیور کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ کم طاقت والے کنٹرول والے ہائی پاور ڈیوائسز کو کنٹرول کیا جا سکے۔ یہ اے سی اور ڈی سی موٹر اسپیڈ کنٹرول سسٹمز، پاور ریگولیشن سسٹمز اور سروو سسٹمز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔

thyristor کی دو قسمیں ہیں: یک طرفہ thyristor اور دو طرفہ thyristor۔ دو طرفہ تھائرسٹر، جسے تھری ٹرمینل بائی ڈائریکشنل تھائرسٹر بھی کہا جاتا ہے، مختصراً TRIAC۔ دو طرفہ تھائرسٹر ساختی طور پر معکوس میں جڑے ہوئے دو یون ڈائریکشنل تھائرسٹرس کے برابر ہے، اور اس قسم کے تھائرسٹر میں دو طرفہ ترسیل کا کام ہوتا ہے۔ اس کی آن/آف حالت کا تعین کنٹرول پول G سے ہوتا ہے۔ کنٹرول پول G میں مثبت (یا منفی) نبض شامل کرنے سے یہ آگے (یا ریورس) سمت میں چل سکتا ہے۔ اس ڈیوائس کا فائدہ یہ ہے کہ کنٹرول سرکٹ سادہ ہے اور اس میں کوئی ریورس وولٹیج برداشت کرنے کا مسئلہ نہیں ہے، اس لیے یہ خاص طور پر اے سی کانٹیکٹ لیس سوئچ کے طور پر استعمال کے لیے موزوں ہے۔

1 ایس سی آر ڈھانچہ

ہم یک طرفہ thyristors استعمال کر رہے ہیں، جنہیں عام thyristors بھی کہا جاتا ہے۔ وہ سیمی کنڈکٹر مواد کی چار تہوں پر مشتمل ہوتے ہیں، جن میں تین پی این جنکشن اور تین بیرونی الیکٹروڈ ہوتے ہیں [شکل 2 (a)]: P قسم کے سیمی کنڈکٹر کی پہلی پرت سے نکلنے والے الیکٹروڈ کو اینوڈ اے کہا جاتا ہے، الیکٹروڈ اس سے باہر نکلتا ہے۔ پی قسم کے سیمی کنڈکٹر کی تیسری تہہ کو کنٹرول الیکٹروڈ جی کہا جاتا ہے، اور این قسم کے سیمی کنڈکٹر کی چوتھی تہہ سے نکلنے والے الیکٹروڈ کو کیتھوڈ K کہا جاتا ہے۔ thyristor کی الیکٹرانک علامت سے۔ 2 (b)]، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ یہ ڈایڈڈ کی طرح ایک یک سمت کنڈکٹیو ڈیوائس ہے۔ کلید ایک کنٹرول الیکٹروڈ G کو شامل کرنا ہے، جس کی وجہ سے یہ ڈائیوڈ سے بالکل مختلف آپریٹنگ خصوصیات رکھتا ہے۔

P1N1P2N2 فور لیئر تھری ٹرمینل ڈیوائس، بنیادی مواد کے طور پر سلیکون سنگل کرسٹل پر مبنی، 1957 میں شروع ہوئی۔ ویکیوم تھائرسٹرز سے ملتی جلتی خصوصیات کی وجہ سے، اسے بین الاقوامی سطح پر سلکان تھائرسٹرس کہا جاتا ہے، جسے مختصراً تھائیرسٹورس ٹی کہا جاتا ہے۔ اضافی طور پر، کیونکہ thyristors۔ اصل میں جامد اصلاح میں استعمال ہوتے تھے، انہیں سلکان کنٹرولڈ ریکٹیفائر عناصر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، مختصراً تھائیرسٹر ایس سی آر۔

کارکردگی کے لحاظ سے، سلیکون کنٹرول شدہ ریکٹیفائر نہ صرف واحد چالکتا ہے، بلکہ سلیکون ریکٹیفائر اجزاء (عام طور پر کے طور پر جانا جاتا ہے) کے مقابلے میں زیادہ قیمتی کنٹرولیبلٹی بھی رکھتا ہے۔"مردہ سلکان")۔ اس کی صرف دو حالتیں ہیں: آن اور آف۔

تھائرسٹر ملی ایمپیئر سطح کے کرنٹ کے ساتھ ہائی پاور الیکٹرو مکینیکل آلات کو کنٹرول کر سکتا ہے۔ اگر یہ طاقت حد سے تجاوز کر جاتی ہے، تو اجزاء کی سوئچنگ کے نقصان میں نمایاں اضافے کی وجہ سے اوسط کرنٹ گزرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس وقت، برائے نام کرنٹ کو استعمال کے لیے کم کیا جانا چاہیے۔

thyristor کے بہت سے فوائد ہیں، جیسے کہ کم طاقت کے ساتھ ہائی پاور کو کنٹرول کرنا، اور پاور ایمپلیفیکیشن فیکٹر کئی لاکھ گنا تک پہنچ سکتا ہے۔ انتہائی تیز ردعمل، مائیکرو سیکنڈ میں آن اور آف کرنا؛ کوئی رابطہ آپریشن، کوئی چنگاریاں، کوئی شور نہیں؛ اعلی کارکردگی، کم قیمت، وغیرہ

تھائرسٹس بنیادی طور پر ظاہری شکل کے لحاظ سے بولٹ کے سائز، فلیٹ پلیٹ کے سائز، اور فلیٹ نیچے کے سائز کے طور پر درجہ بندی کر رہے ہیں.

thyristor اجزاء کی ساخت

thyristor کی ظاہری شکل سے قطع نظر، ان کا بنیادی حصہ ایک چار پرت P1N1P2N2 ڈھانچہ ہے جو P-قسم کے سلکان اور N-ٹائپ سلکان پر مشتمل ہے۔ شکل 1 دیکھیں۔ اس میں تین پی این جنکشن (J1, J2, J3) ہیں، جس میں J1 ڈھانچے کی P1 پرت سے متعارف کرایا گیا اینوڈ A، N2 تہہ سے متعارف کرایا گیا کیتھوڈ K، اور P2 تہہ سے متعارف کرایا گیا کنٹرول الیکٹروڈ G ہے۔ لہذا، یہ ایک چار پرت، تین ٹرمینل سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے۔

2 آپریشنل اصول

ساختی عناصر

تھائرسٹر ایک P1N1P2N2 چار پرت کا تین ٹرمینل ساختی عنصر ہے جس میں تین پی این جنکشن ہیں۔ اصول کا تجزیہ کرتے وقت، اسے پی این پی ٹرانزسٹر اور این پی این ٹرانزسٹر پر مشتمل سمجھا جا سکتا ہے، اور اس کا مساوی خاکہ صحیح شکل میں دکھایا گیا ہے۔ دو طرفہ تھائرسٹر: دو طرفہ تھائرسٹر ایک سلیکون کنٹرولڈ ریکٹیفائر ڈیوائس ہے، جسے TRIAC بھی کہا جاتا ہے۔ یہ آلہ سرکٹس میں اے سی پاور کا کنٹیکٹ لیس کنٹرول حاصل کر سکتا ہے، چھوٹے کرنٹ کے ساتھ بڑے کرنٹ کو کنٹرول کرتا ہے۔ اس میں کوئی چنگاریاں نہ ہونے، تیز رفتار کارروائی، طویل خدمت زندگی، اعلیٰ وشوسنییتا، اور آسان سرکٹ ڈھانچہ کے فوائد ہیں۔ ظاہری شکل سے، دو طرفہ تھائرسٹر عام تھائرسٹر سے بہت ملتا جلتا ہے، جس میں تین الیکٹروڈ ہوتے ہیں۔ تاہم، ایک الیکٹروڈ G کو چھوڑ کر، جسے اب بھی کنٹرول الیکٹروڈ کہا جاتا ہے، باقی دو الیکٹروڈز کو عام طور پر اب انوڈ اور کیتھوڈ نہیں کہا جاتا ہے، لیکن اجتماعی طور پر مین الیکٹروڈ Tl اور T2 کہا جاتا ہے۔ اس کی علامت بھی عام thyristors سے مختلف ہے، جو کہ دو thyristors کے کنکشن کو ایک ساتھ الٹ کر کھینچی جاتی ہے، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ اس کے ماڈل کو عام طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔"3CTS"یا"کے ایس"چین میں؛ غیر ملکی ڈیٹا کی نمائندگی 'TRIAC' ​​کے ذریعے بھی کی جا سکتی ہے۔ دو طرفہ تھائرسٹر کی وضاحتیں، ماڈل، ظاہری شکل، اور الیکٹروڈ پن کا انتظام کارخانہ دار کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے، لیکن اس کے زیادہ تر الیکٹروڈ پنوں کو T1، T2، اور G کی ترتیب میں بائیں سے دائیں ترتیب دیا جاتا ہے (جب مشاہدہ کیا جائے تو الیکٹروڈ پن نیچے کی طرف اور حروف کے ساتھ نشان زد سائیڈ کا سامنا)۔ مارکیٹ میں سب سے زیادہ عام پلاسٹک انکیپسولیٹڈ ڈھانچہ دو طرفہ تھائرسٹر کی ظاہری شکل اور الیکٹروڈ پن ترتیب کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔

3 ایس سی آر کی خصوصیات

thyristors کی کام کرنے والی خصوصیات کو بدیہی طور پر سمجھنے کے لیے، آئیے اس تدریسی بورڈ پر ایک نظر ڈالتے ہیں (شکل 3)۔ thyristor VS چھوٹے لائٹ بلب ای ایل کے ساتھ سیریز میں جڑا ہوا ہے اور سوئچ S کے ذریعے ڈی سی پاور سپلائی سے جڑا ہوا ہے۔ نوٹ کریں کہ اینوڈ A پاور سپلائی کے مثبت قطب سے جڑا ہوا ہے، کیتھوڈ K پاور کے منفی قطب سے جڑا ہوا ہے۔ سپلائی، اور کنٹرول الیکٹروڈ G بٹن سوئچ ایس بی کے ذریعے 1.5V ڈی سی پاور سپلائی کے مثبت قطب سے جڑا ہوا ہے (یہاں، کے پی 1 قسم کے thyristors کا استعمال کیا جاتا ہے، اور اگر KP5 قسم کے thyristors استعمال کیے جاتے ہیں، تو انہیں بجلی کے مثبت قطب سے منسلک ہونا چاہیے۔ 3V ڈی سی پاور سپلائی)۔ تھائرسٹر اور پاور سپلائی کے درمیان کنکشن کا طریقہ فارورڈ کنکشن کہلاتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ مثبت وولٹیج تھائرسٹر کے انوڈ اور کنٹرول پولز دونوں پر لاگو ہوتا ہے۔ پاور سوئچ S کو آن کریں، لیکن چھوٹا لائٹ بلب روشن نہیں ہوتا ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ تھائرسٹر چل نہیں رہا ہے۔ کنٹرول پول میں ٹرگرنگ وولٹیج داخل کرنے کے لیے بٹن سوئچ ایس بی کو دوبارہ دبائیں۔ چھوٹا لائٹ بلب روشن ہوتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ تھائرسٹر چل رہا ہے۔ اس مظاہرے کے تجربے نے ہمیں کیا ترغیب دی؟

یہ تجربہ ہمیں بتاتا ہے کہ تھائرسٹر کو موصل بنانے کے لیے، ایک اس کے انوڈ A اور کیتھوڈ K کے درمیان فارورڈ وولٹیج لگانا ہے، اور دوسرا اس کے کنٹرول الیکٹروڈ G اور کیتھوڈ K کے درمیان فارورڈ ٹرگر وولٹیج لگانا ہے۔ تھائرسٹر کو موڑنے کے بعد آن کریں، بٹن کے سوئچ کو چھوڑ دیں، ٹرگرنگ وولٹیج کو ہٹا دیں، اور پھر بھی کنڈکشن کی حالت کو برقرار رکھیں۔

4 ایس سی آر کی خصوصیات

ایک لمس میں۔ تاہم، اگر انوڈ یا کنٹرول الیکٹروڈ پر ریورس وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو تھائرسٹر نہیں چل سکتا۔ کنٹرول پول کا کام فارورڈ ٹرگر پلس لگا کر تھائرسٹر کو آن کرنا ہے، لیکن اسے بند نہیں کیا جا سکتا۔ تو، کنڈکٹنگ thyristor کو بند کرنے کے لیے کون سا طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے؟ کنڈکٹنگ تھائرسٹر کو آف کرنے سے، انوڈ پاور سپلائی (شکل 3 میں سوئچ S) کو منقطع کیا جا سکتا ہے یا انوڈ کرنٹ کو تسلسل برقرار رکھنے کے لیے درکار کم از کم قدر تک کم کیا جا سکتا ہے (جسے مینٹیننس کرنٹ کہا جاتا ہے)۔ اگر تھائرسٹر کے انوڈ اور کیتھوڈ کے درمیان اے سی وولٹیج یا پلسیٹنگ ڈی سی وولٹیج لگائی گئی ہو، تو وولٹیج صفر سے تجاوز کرنے پر تھائرسٹر خود بخود بند ہو جائے گا۔

درخواست کی قسم

شکل 4 دو طرفہ تائرسٹر کی خصوصیت کی وکر کو ظاہر کرتی ہے۔

جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے، دو طرفہ تھائرسٹر کا خصوصیت والا وکر پہلے اور تیسرے کواڈرینٹ کے اندر منحنی خطوط پر مشتمل ہوتا ہے۔ پہلے کواڈرینٹ میں وکر اشارہ کرتا ہے کہ جب مرکزی الیکٹروڈ پر لاگو وولٹیج ٹی سی کو T1 کی طرف مثبت قطبیت کا سبب بنتا ہے، تو اسے فارورڈ وولٹیج کہا جاتا ہے اور علامت U21 سے ظاہر ہوتا ہے۔ جب یہ وولٹیج دھیرے دھیرے ٹرننگ پوائنٹ وولٹیج یو بی او تک بڑھتا ہے، تو شکل 3 (b) کے بائیں جانب تھائیرسٹر ترسیل کو متحرک کرتا ہے، اور اس وقت آن سٹیٹ کرنٹ I21 ہے، T2 سے Tl کی طرف بہتا ہے۔ اعداد و شمار سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ متحرک کرنٹ جتنا بڑا ہوگا، ٹرننگ وولٹیج اتنا ہی کم ہوگا۔ یہ صورت حال عام تھائرسٹر کے محرک کنڈکشن قانون کے مطابق ہے۔ جب مین الیکٹروڈ پر لگائی جانے والی وولٹیج Tl کو T2 کی طرف مثبت قطبیت کا باعث بنتی ہے، تو اسے ریورس وولٹیج کہا جاتا ہے اور اسے U12 کی علامت سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ جب یہ وولٹیج ٹرننگ پوائنٹ وولٹیج کی قدر تک پہنچ جاتا ہے، تو شکل 3 (b) کے دائیں جانب تھائرسٹر ترسیل کو متحرک کرتا ہے، اور اس وقت کرنٹ I12 ہے، جس کی سمت T1 سے T2 تک ہے۔ اس مقام پر، دو طرفہ تائرسٹر کی خصوصیت کا وکر شکل 4 کے تیسرے کواڈرینٹ میں دکھایا گیا ہے۔

متحرک کرنے کے چار طریقے

اس حقیقت کی وجہ سے کہ دو طرفہ تھائرسٹر کے مرکزی الیکٹروڈ پر، اس کو متحرک اور چلایا جا سکتا ہے اس سے قطع نظر کہ فارورڈ یا ریورس وولٹیج کا اطلاق کیا گیا ہے، اور چاہے ٹرگر سگنل آگے ہو یا ریورس، اس میں مندرجہ ذیل چار محرک طریقے ہیں: ( 1) جب مین الیکٹروڈ T2 کی طرف سے Tl پر لگائی جانے والی وولٹیج فارورڈ وولٹیج ہے، تو کنٹرول الیکٹروڈ G کے ذریعے پہلے الیکٹروڈ Tl پر لگائی جانے والی وولٹیج بھی فارورڈ ٹرگر سگنل ہے (شکل 5a)۔ دو طرفہ تھائرسٹر ترسیل کو متحرک کرنے کے بعد، موجودہ I2l کی سمت T2 سے T1 کی طرف بہتی ہے۔ خصوصیت کے منحنی خطوط سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ دو طرفہ تھائریسٹر ٹرگر کے کنڈکشن قانون کو دوسرے کواڈرینٹ کی خصوصیات کے مطابق انجام دیا جاتا ہے، اور چونکہ ٹرگر سگنل آگے کی سمت میں ہوتا ہے، اس لیے اس محرک کو کہا جاتا ہے۔"پہلا کواڈرینٹ فارورڈ ٹرگر"یا I+محرک کا طریقہ۔ (2) اگر فارورڈ وولٹیج اب بھی مین الیکٹروڈ T2 پر لاگو ہوتا ہے اور ٹرگر سگنل کو ریورس سگنل میں تبدیل کر دیا جاتا ہے (شکل 5b)، تو دو طرفہ تھائرسٹر کنڈکشن کو متحرک کرنے کے بعد، آن سٹیٹ کرنٹ کی سمت ابھی بھی T2 سے ہوتی ہے۔ T1. ہم اسے محرک کہتے ہیں۔"پہلا کواڈرینٹ منفی محرک"یا I-محرک طریقہ۔ (3) دو اہم الیکٹروڈز ریورس وولٹیج U12 (شکل 5c) کے ساتھ لگائے جاتے ہیں، اور فارورڈ ٹرگر سگنل ان پٹ ہوتا ہے۔ دو طرفہ تھائرسٹر کے آن ہونے کے بعد، آن سٹیٹ کرنٹ T1 سے T2 کی طرف بہتا ہے۔ دو طرفہ تھائرسٹر تیسرے کواڈرینٹ خصوصیت کے منحنی خطوط کے مطابق کام کرتا ہے، لہذا اس محرک کو III+ٹرگر طریقہ کہا جاتا ہے۔ (4) دو اہم الیکٹروڈ اب بھی ریورس وولٹیج U12 کا اطلاق کرتے ہیں، اور ان پٹ ایک ریورس ٹرگر سگنل ہے (شکل 5d)۔ دو طرفہ تھائرسٹر کے آن ہونے کے بعد، آن سٹیٹ کرنٹ اب بھی T1 سے T2 کی طرف بہتا ہے۔ اس محرک کو III ٹچ کہا جاتا ہے۔

(4) دو اہم الیکٹروڈ اب بھی ریورس وولٹیج U12 کا اطلاق کرتے ہیں، اور ان پٹ ایک ریورس ٹرگر سگنل ہے (شکل 5d)۔ دو طرفہ تھائرسٹر کے آن ہونے کے بعد، آن سٹیٹ کرنٹ اب بھی T1 سے T2 کی طرف بہتا ہے۔ اس ٹرگر کو III ٹرگر طریقہ کہا جاتا ہے۔ اگرچہ دو طرفہ تھائرسٹر میں اوپر چار محرک طریقے ہیں، لیکن منفی سگنل کو متحرک کرنے کے لیے درکار وولٹیج اور کرنٹ نسبتاً چھوٹے ہیں۔ یہ کام نسبتاً قابل اعتماد ہے، اس لیے عملی استعمال میں منفی محرک کے طریقے بڑے پیمانے پر استعمال کیے جاتے ہیں۔

5 مقصد

عام thyristors کا سب سے بنیادی استعمال قابل کنٹرول اصلاح ہے۔ واقف ڈایڈڈ ریکٹیفائر سرکٹ کا تعلق ایک بے قابو ریکٹیفائر سرکٹ سے ہے۔ اگر ڈایڈڈ کو تھائرسٹر سے تبدیل کیا جائے تو ایک قابل کنٹرول رییکٹیفائر سرکٹ بن سکتا ہے۔ سادہ ترین سنگل فیز ہاف ویو کنٹرول ایبل رییکٹیفائر سرکٹ کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، سائنوسائیڈل اے سی وولٹیج U2 کے مثبت نصف سائیکل کے دوران، اگر VS کا کنٹرول پول ٹرگر پلس آپ جی کو ان پٹ نہیں کرتا ہے، VS پھر بھی نہیں چل سکتا۔ صرف اس صورت میں جب U2 مثبت نصف سائیکل میں ہو اور ٹرگر پلس آپ جی کو کنٹرول پول پر لاگو کیا جاتا ہے، تھائرسٹر کو چلانے کے لیے متحرک کیا جاتا ہے۔ اس کی ویوفارمز (c) اور (d) بنائیں، اور صرف اس وقت جب ٹرگر پلس آپ جی آئے گا، کیا لوڈ آر ایل پر وولٹیج یو ایل آؤٹ پٹ ہوگا۔ آپ جی جلد پہنچ جاتا ہے، اور thyristor کی ترسیل کا وقت جلدی ہوتا ہے۔ آپ جی دیر سے پہنچا، اور thyristor کی ترسیل کا وقت بعد میں تھا۔ ٹرگر پلس آپ جی کے کنٹرول پول پر پہنچنے کے وقت کو تبدیل کرکے، لوڈ پر اوسط آؤٹ پٹ وولٹیج یو ایل کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ برقی ٹیکنالوجی میں، متبادل کرنٹ کا نصف چکر اکثر 180 ° پر سیٹ کیا جاتا ہے، جسے برقی زاویہ کہا جاتا ہے۔ اس طرح، U2 کے ہر مثبت نصف سائیکل کے دوران صفر سے لے کر ٹرگر پلس کے آنے تک برقی زاویہ کا تجربہ ہوتا ہے اسے کنٹرول زاویہ کہا جاتا ہے α； برقی زاویہ جس پر تھائرسٹر ہر مثبت نصف سائیکل کے اندر چلتا ہے اسے ترسیلی زاویہ θ کہا جاتا ہے۔ . ظاہر ہے، α اور θ دونوں کا استعمال فارورڈ وولٹیج کو برداشت کرنے کے آدھے چکر کے دوران تھائرسٹرس کی ترسیل یا بلاک کرنے کی حد کو ظاہر کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کنٹرول زاویہ α یا ترسیل کے زاویہ θ کو تبدیل کرنے سے، بوجھ پر پلس ڈی سی وولٹیج کی اوسط قدر یو ایل کو تبدیل کرنے سے، قابل کنٹرول اصلاح حاصل کی جاتی ہے۔

1: کم طاقت والا پلاسٹک انکیپسولیٹڈ بائی ڈائریکشنل سلکان کنٹرولڈ ریکٹیفائر عام طور پر اکوسٹوپٹک لائٹنگ سسٹم کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ شرح شدہ کرنٹ: آئی اے 2A سے کم ہے۔

2: بڑا میڈیم پاور پلاسٹک سیل شدہ اور آئرن سیل شدہ تھائرسٹرس کو عام طور پر پاور ٹائپ کنٹرول ایبل وولٹیج ریگولیٹنگ سرکٹس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ جیسے ایڈجسٹ وولٹیج آؤٹ پٹ ڈی سی پاور سپلائی وغیرہ۔

3: ہائی پاور ہائی فریکوئنسی تھائرسٹر عام طور پر صنعت میں استعمال ہوتا ہے۔ ہائی فریکوئنسی پگھلنے والی بھٹی وغیرہ