Kann ein Thyristor aus zwei Transistoren aufgebaut werden?

Angeblich ist ein SCR / Thyristor nur ein einfacher vierschichtiger PNPN-Halbleiter.

Wenn das der Fall ist..

Wenn ein Schaltkreis einen SCR / Thyristor benötigt und keiner verfügbar ist, kann er dann durch zwei BJTs (oder andere diskrete Komponenten) ersetzt werden (dh daraus gefertigt werden)?

Hier sind einige Beispiele, an die ich gedacht habe. Anode = blau, Gate = grün, Kathode = orange:

— Stimmen
quelle

Ja das kann sein. Aber es ist schwierig, sie richtig abzugleichen. Sie können die Schaltung auch nur ein wenig erweitern, um eine zu erstellen, ohne all diese Anpassungen vornehmen zu müssen.

— Donnerstag,

@jonk Cool. Erzähl mir von dieser Erweiterung.

— Stimmen

Die Antwort, die Sie von Spehro erhalten haben, wenn Sie

durch eine Diode ersetzt haben, bezieht sich auf das, was ich gedacht habe, als ich das geschrieben habe. Der Widerstand und die Diode wären die "Erweiterung". Wenn Sie die BJTs entwerfen / auswählen können, können Sie dies auch mit einer PNP- und einer NPN-Komponente sowie Komponenten ohne Zusatz tun. Deshalb habe ich auch das andere gesagt.

R_{3}

$R_3$

— Donnerstag,

Antworten:

Es gibt zwei einfache Arten von Thyristoren, die aus zwei BJTs bestehen. Einer ist der SCR und der andere ist ein PUJT. (Der PUJT verwendet die Basis von anstelle der Basis von als Gate - siehe Schaltungen unten.) Die Hauptprobleme, die ich bei der Erstellung einer dieser Funktionen aus diskreten Teilen festgestellt habe, sind, dass Sie Wählen Sie BJTs aus, damit dies funktioniert. Sonst kommt nichts Gutes heraus und es ist sehr, sehr frustrierend. Das links abgebildete Schema ist daher meist unpraktisch . Also nicht mal die Mühe machen. $Q_2$ $Q_1$

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Einige hinzugefügte Komponenten können dazu führen, dass die Dinge gut funktionieren. Ich denke, Spehros Schaltung stellt Ergänzungen dar, die ich zuvor vorgenommen hatte, um mit tatsächlichen Teilen zu arbeiten. (Siehe den Mittelkreis.) Die Idee ist, dass hält ausgeschaltetund hält auch ausgeschaltetbis etwaspassiert. Durch Zuführen von etwas Strom über denGateeingangfließt zunächst mehr von diesem Strom durch aber wenn der Strom erhöht wird, erreicht er schließlich einen ausreichenden Spannungsabfall über , den derKollektor von auf der Basis von hinunterziehen kann $R_1$ $Q_1$ $R_2$ $Q_2$ $R_1$ $R_1$ $Q_1$ (auch gehaltenofffür ein Bit von drehen zunächst) auf. Wenn istauf, es ist viel mehr Stromkollektor liefert und ist durchausLage auf der Basis von hochzuziehen, , ohneder GateStrom mehr zugeführt wird. Die beiden BJTs liefern sich also jetzt gegenseitig die Basisströme und sozusagen die "SCR-Brände". $Q_2$ $R_2$ $Q_2$ $Q_2$ $Q_1$

$Q_2$ $\beta=1$ $Q_2$ $Q_1$ $V_{CE}$ plus einen Basis-Emitter-Diodenübergang mit Super-Hochstrom-Ansteuerung, dessen Spannungsabfall fast ausschließlich von der Strommenge abhängt, die Sie durch das Gerät treiben möchten. Und da dies ziemlich hoch sein kann, kann es leicht zu Spannungsabfällen kommen, die ein Volt oder sogar 1,5 Volt überschreiten.

Eine Antwort darauf besteht darin, einen Weg zu finden, um die benötigten Basisströme zu reduzieren, so dass der Spannungsabfall über den BE-Übergängen auf ähnliche Weise reduziert werden kann.

$Q_1$

Diese Diode ist im Wesentlichen nur ein über eine Diode angeschlossener BJT - mit einem wichtigen Unterschied. Der Sättigungsstrom für typische Dioden ist viel höher als für Kleinsignal-BJTs. (Und sie können auch einen fairen Strom führen.) Dies bedeutet, dass sie ein gutes Stück mehr Strom für die gleiche Spannung über sie leiten . Tatsächlich ergibt dies einen Stromspiegel mit einer Stromverstärkung, die sehr viel geringer istals 1. Wie viel weniger genau, spielt eigentlich keine Rolle, da JEDE Verbesserung hier dazu beiträgt, den Spannungsabfall über den gesamten Stromkreis zu reduzieren. Also ist alles zum Guten. Verschiedene Dioden mit unterschiedlichen Sättigungsströmen führen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Aber so ziemlich jede Diode, die Sie in die Hand nehmen können, hat höhere Sättigungsströme als die meisten BJTs, die Sie möglicherweise anwenden. Also "funktioniert es einfach" normalerweise.

$Q_1$ $Q_2$ $Q_2$ $Q_1$ $Q_2$

Dieser Kollektorstrom in $Q_2$ $Q_1$ $Q_1$ $V_{BE}$ $R_1$

$\beta$

$\beta$ $Q_1$ $\beta$ $Q_1$

$50\:\textrm{mA}$

Die rote Linie zeigt die Verlustleistung eines Stromkreises ähnlich der Nur-Widerstand-Version (mittlerer Stromkreis oben) und die grüne Linie zeigt die Verlustleistung der Diodenversion (rechter Stromkreis oben). (Sie sind ansonsten nahezu identisch.) Keep in Beachten Sie, dass dies simulierte schematische Teile sind. Die tatsächlichen Ergebnisse werden also anders ausfallen. Die Grundidee bleibt jedoch bestehen. Sie sehen, dass die grüne Linie niedriger ist (weniger Leistung) als die rote Linie und in diesem Fall etwa 1/3 weniger Verlustleistung hat.

$200\:\Omega$ $10\:\textrm{V}$

Es gibt also einen geringeren Spannungsabfall in der Schaltung auf Diodenbasis (was besser ist) und eine geringere Verlustleistung (was auch besser ist).

— jonk
quelle

Schöne gründliche Antwort. +1

— Spehro Pefhany

Wollen Sie behaupten, dass ein Transistor, der ein normaler BJT sein kann, als PUJT in Betrieb genommen wird oder dass Sie einen PUJT verwenden müssten?

— Rackandboneman

@rackandboneman Ich bin mir nicht mal sicher, wo diese Frage auftaucht. Das OP fragte: "Kann ein Thyristor aus zwei Transistoren aufgebaut werden?" Ich antwortete, dass sowohl ein SCR als auch ein PUJT aus zwei Transistoren aufgebaut sein können, aber dass das "Gate" von einer anderen Stelle zwischen den beiden kommt. Das ist alles. Woher kam die Idee, dass ich in Ihrer Frage etwas mit "einem Transistor" zu tun habe?

— jonk

Ja, das ist ganz einfach. Normalerweise möchten Sie einem oder beiden Transistoren Basis-Emitter-Widerstände hinzufügen, um den Trigger- und Haltestrom zu steuern.

Hier ist ein simulierter SCR, der bei etwa 400 uA Gate-Strom auslöst.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Diese Konstruktion bietet Ihnen zwei "Tore" - das obere kann verwendet werden, um das Komplement eines normalen SCR wie 2N506x zu bilden, die, falls sie überhaupt existieren, nicht üblich sind.

Beachten Sie jedoch, dass Sie auf diese Weise keinen Triac (auch keinen Thyristor) herstellen können.

Beachten Sie auch, dass der gesamte Strom durch die BE-Übergänge fließt. Beachten Sie daher die Nennwerte, und beide Transistoren müssen für die gewünschte Sperrspannung ausgelegt sein.

— Spehro Pefhany
quelle

R_{3}

$R_3$

Q_{2}

$Q_2$

Q_{1}

$Q_1$

Danke für die Information. Was ist mit dem Sägezahnoszillator in Ihrem Schaltplan los? Hoffe das ist keine blöde Frage.

— Stimmen

Ich ließ den Sägezahn in der Simulation laufen, um den Gate-Strom zu erhöhen, bis das "SCR" ausgelöst wurde, sodass ich die Sim nur einmal ausführen musste, und schaue mir nur die Tabelle an, auf der das Ding ausgelöst wurde. Es wurde auch überprüft, ob die SCR-Aktion funktioniert, da die "SCR" nach dem Entfernen des Gate-Stroms eingeschaltet blieb - zumindest mit genügend Gate-Widerstand, um eine GTO-Aktion zu verhindern.

— Spehro Pefhany

@jonk Interessante Idee. Sie müssten eine große Diode mit einem kleinen Transistor kombinieren, um den Strom angemessen zu teilen, oder Sie müssen zwei kombinierte PNP-Transistoren verwenden und den Emitter eines a la Bob Widlar-Transistors mit einem Hauch von Widerstand ausstatten. Ich bin mir nicht sicher, was genau gewonnen werden würde - vielleicht wäre es aktueller, wenn Sie beides tun würden. Willst du daraus eine Antwort machen?

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Ich schätze ich könnte. Die Idee kam, als ich Schwierigkeiten hatte zu verstehen, wie ein 2N6028 PUJT funktioniert, und versuchte, aus BJTs einen zu "machen". Diese Experimente haben offen gesagt "furchtbar funktioniert". Aber dann bin ich auf die Idee gekommen, dass ein Stromspiegel aus einem 1N4148 Wunder wirken könnte. Ich mache mir Sorgen, dass eine gute Antwort einige Zeit in Anspruch nimmt, um sie zu erklären.

— Donnerstag,