Содержание
Среди домашних мастеров и умельцев периодически возникает необходимость определения работоспособности тиристора или симистора, которые широко используются в бытовых приборах для изменения скорости роторов электродвигателей, в регуляторах мощности осветительных приборов и в других устройствах.
Как работает диод и тиристор
Перед описанием способов проверки вспомним устройство тиристора, который не зря называют управляемым диодом. Это обозначает, что оба полупроводниковых элемента имеют почти одинаковое устройство и работают совершенно аналогично, за исключением того, что у тиристора введено ограничение — управление через дополнительный электрод посредством пропускания электрического тока сквозь него.
Тиристор и диод пропускают ток в одну сторону, которая во многих конструкциях советских диодов обозначена направлением угла треугольника на мнемоническом символе, расположенном прямо на корпусе. У современных диодов в керамическом корпусе катод обычно помечают нанесением кольцевой полоски около катода.
Проверить работоспособность диода и тиристора можно пропусканием тока нагрузки через них. Для этого допускается использовать лампочку накаливания от старых карманных фонариков, нить которой светится от тока порядка 100 mА или меньше. При прохождении тока через полупроводник лампочка будет гореть, а в случае отсутствия — нет.
Как проверить исправность диода
Обычно для оценки исправности диода пользуются омметром или другими приборами, обладающими функцией измерения активных сопротивлений. Прикладывая к электродам диода напряжение в прямом и обратном направлении, судят о величине сопротивления. При открытом p-n переходе омметр покажет значение равное нулю, а при закрытом — бесконечности.
Если омметр отсутствует, то исправность диода можно проверить, используя батарейку и лампочку.
Схема проверки исправности диода
Перед проверкой диода таким способом необходимо учитывать его мощность. Иначе ток нагрузки может разрушить внутреннюю структуру кристалла. Для оценки маломощных полупроводников рекомендуется вместо лампочки использовать светодиод и ток нагрузки снижать до 10-15 mA.
Как проверить исправность тиристора
Оценить работоспособность тиристора можно несколькими методами. Рассмотрим три, самых распространенных и доступных в домашних условиях.
Метод батарейки и лампочки
Схема проверки исправности тиристора
При использовании этого метода тоже следует оценивать токовую нагрузку 100 mA, создаваемую лампочкой на внутренние цепи полупроводника и применять ее кратковременно, особенно для цепей управляющего электрода.
На рисунке не показана проверка отсутствия короткого замыкания между электродами. Эта неисправность практически не встречается, но для полной уверенности в ее отсутствии следует попробовать пропустить ток через каждую пару всех трех электродов тиристора в прямом и обратном направлении. Для этого потребуется всего несколько секунд времени.
При сборке схемы по первому варианту полупроводниковый переход прибора не пропускает ток, и лампочка не горит. Это его основное отличие в работе от обычного диода.
Для открытия тиристора достаточно подать положительный потенциал источника на управляющий электрод. Этот вариант показан на второй схеме. У исправного прибора откроется внутренняя цепь и через него потечет ток. Об этом будет свидетельствовать свечение нити накала лампочки.
В третьей схеме показано отключение питания с управляющего электрода и прохождение тока через анод и катод. Это происходит за счет превышения тока удержания внутреннего перехода.
Эффект удержания используется в схемах регулирования мощности, когда для открытия тиристора, управляющего величиной переменного тока, подается кратковременный импульс тока от фазосдвигающего устройства на управляющий электрод.
Загорание лампочки в первом случае или отсутствие ее свечения во втором свидетельствуют о неисправности тиристора. А вот потеря свечения при снятом напряжении с контакта управляющего электрода может быть вызвана величиной тока, протекающей через цепь анод-катод меньшей, чем предельное значение удержания.
Разрыв цепи через анод или катод приводит тиристор в закрытое состояние.
Метод проверки с помощью самодельного прибора
Снизить риски повреждения внутренних схем полупроводниковых переходов при проверках маломощных тиристоров можно подбором величин токов через каждую цепочку. Для этого достаточно собрать простую электрическую схему.
На рисунке показано устройство, предназначенное для работы от 9-12 вольт. При использовании других напряжений питаний следует сделать перерасчет величин сопротивлений R1-R3.
Рис. 3. Схема прибора для проверки тиристоров
Через светодиод HL1 достаточно прохождения тока около 10 mA. При частом использовании прибора для подключений электродов тиристора VS желательно сделать контактные гнезда. Кнопка SA позволяет быстро коммутировать цепь управляющего электрода.
Загорание светодиода до нажатия кнопки SA или отсутствие его свечения — явный признак повреждения тиристора.
Метод с использованием тестера, мультиметра или омметра
Наличие омметра упрощает процесс проверки тиристора и напоминает предыдущую схему. В ней источником тока служат батареи прибора, а вместо свечения светодиода используется отклонение стрелки у аналоговых моделей или цифровые показания на табло у цифровых устройств. При показаниях большого сопротивления тиристор закрыт, а при малых величинах открыт.
Схема проверки тиристоров омметром
Здесь оценивается все те же три этапа проверки с отключенной кнопкой SA, нажатой на короткое время и снова отключенной. В третьем случае тиристор, скорее всего, изменит свое поведение из-за малой величины проверяемого тока: ее не хватит для удержания.
Низкое сопротивление в первом случае и высокое во втором свидетельствуют о нарушениях полупроводникового перехода.
Метод омметра позволяет проверять исправность полупроводниковых переходов без выпаивания тиристора из большинства монтажных плат.
Конструкцию симистора можно условно представить состоящей из двух тиристоров, включенных встречно по отношению друг к другу. У него анод и катод не имеют строгой полярности как у тиристора. Они работают с переменным электрическим током.
Качество состояния симистора можно оценить описанными выше методами проверки.
Технические характеристики кремниевова тиристора КУ202Н, говорят нам что он триодный, не запираемый, изготовлен по планарно-диффузионной технологии. Используется как переключающий элемент в схемах автоматики. Также применяется в управляемых выпрямителях.
Распиновка
Цоколевка КУ202Н выполнена в металлостеклянном корпусе. Он имеет один вывод под резьбу — анод и два вывода под пайку — катод и управляющий электрод. Анодный вывод сделан под гайку М6. Маркировка тиристора нанесена на корпус. Вес — не более 14 грамм.
Характеристики
Все его параметры можно разделить на два типа предельные и электрические. Давайте разберем их подробнее. Обратите внимание, что на указанных ниже предельных значениях устройство работать долгое время не может, это пиковые показатели которое он выдержит за очень маленький период.
Электрические параметры ку202н характеризуют работу тиристора в рабочих условиях. Ниже приведены их значения:
Аналоги
Зарубежными аналогами тиристора КУ202Н являются ВТХ32S100, H20T15CN, 1N4202. Зарубежные производители не выпускают устройств таких же геометрических размеров, что и КУ202Н, поэтому нужно будет изменить место под монтаж устройства. Следует также учитывать, что их параметры могут незначительно отличаться от рассматриваемого тиристора, например, средний ток может быть равен 7,5 А.
Кроме иностранных устройств можно использовать российский аналог — Т112-10. Как и КУ202Н он имеет металлический корпус и анодный выход под резьбу. Однако его размеры меньше, поэтому монтажное место все равно придется изменить.
Схема подключения
Существует стандартная схема включения ку202н которой нужно придерживаться. Согласно ей между катодом и управляющим электродом подключается шунтирующий резистор сопротивлением 51 Ом. Отклонение от номинального значения не должно превышать 5 %.
Чтобы тиристор не вышел из строя не допускается подача управляющего тока, если напряжение на аноде отрицательное. Это может привести к выходу из строя устройства без возможности восстановления.
Особенности монтажа
К катоду и управляющему электроду нельзя прилагать усилие, большее 0,98 Н. Во время крепления прибора к теплоотводу усилие затяжки не должно быть выше 2,45 Нм.
Нельзя паять катод на расстоянии ближе 7 мм. от стеклянного корпуса. Для управляющего электрода допустимое расстояние для пайки 3,5 мм. Температура паяльника не должна быть выше +260 0 С. Время пайки не более 3 с.
Проверка на исправность
Проверить тиристор ку202н на исправность можно мультиметром, начать ее следует с проверки n-p перехода между анодом и управляющим электродом. Он должен прозваниваться так же, как обычный диод, то есть при прямом подключении (положительное напряжение на управляющий электрод, а отрицательное на катод) сопротивление перехода должно быть небольшим, а при обратном подключении большим.
Для более детальной проверки требуется выполнить такие действия:
- Переключаем мультиметр в положение для измерения сопротивления до 2 кОм. На щупы прибора должно подаваться напряжение от источника питания.
- Теперь нужно подключить щупы мультиметра к аноду и катоду тиристора. При этом прибор должен показывать большое сопротивление, близкое к бесконечности.
- При помощи перемычки соединяем анод и управляющий электрод. Сопротивление между анодом и катодом, показываемое мультиметром, должно упасть.
- Разъединяем анод и управляющий электрод. Сопротивление должно вырасти.
Можно также проверить тиристор при помощи лампочки и блока питания постоянного тока. Лампочка должна быть рассчитана на то напряжение, которое выдает блок питания. Подключаем положительный полюс блока питания на анод, а отрицательный на катод проверяемого тиристора.
При помощи батарейки, или щупов мультиметра включенного в режиме омметра, подаем отпирающее напряжение на управляющий электрод. Для этого подключаем положительное напряжение к аноду, а отрицательное к управляющему электроду. Если тиристор исправен, лампочка должна зажечься.
Если убрать напряжение между анодом и управляющим электродом лампочка должна продолжать гореть.
Существует способ проверить тиристор ку202н, не выпаивая его из схемы. Для этого нужно:
- Отключите плату, на которой находится тиристор, от питания.
- Отключаем от схемы управляющий электрод.
- Один тестер, настроенный на измерение постоянного напряжения, подключаем к аноду и катоду тиристора.
- Второй мультиметр включаем между анодом и управляющим электродом.
- Первый тестер должен показывать небольшое напряжение (десятки милливольт).
Хотя он уже снят с производства, его еще можно купить в некоторых местах. Кроме того он присутствует во многих старых электронных приборах, из которых его при желании можно выпаять. Его DataSheet можно скачать здесь.
Тиристор – это полупроводниковый прибор p-n-p-n структуры, который играет роль ключа в цепях с большими токами, при этом управление им осуществляется слаботочным сигналом. Применяется для включения силовых электроприводов, систем возбуждения генераторов. Коммутируемые токи доходят до 10 кА.
Особенность тиристоров заключается в том, что при подаче управляющего сигнала, они открываются и остаются в этом состоянии, даже если сигнал в последующем будет снят. Единственное требование – протекающий через них ток должен превышать определенное значение, который называется током удержания.
Одни тиристоры пропускают ток только в одну сторону. Это динисторы, срабатывающие от превышения значимого напряжения. Есть также тринисторы, управляемые подачей тока на третий вывод прибора.
Тиристоры пропускающие ток в обе стороны называются симисторы или триаки. Кроме этого, бывают фототиристоры управляемые светом.
Основные характеристики
Для проверки тринистора необходимо знать и понимать, что скрывается за основными параметрами и для чего их нужно измерять.
Отпирающее напряжение управления Uy – это постоянный потенциал на управляющем электроде, вызывающий открывание тиристора.
Uобр max – это максимальное обратное напряжение, при котором тиристор еще находится в рабочем состоянии.
Iос ср – это среднее значение протекающего через тиристор тока в прямом направлении с сохранением его работоспособности.
Определение управляющего напряжения
Теперь можно приступать к тестированию тринистора. Для этого возьмем КУ202Н с рабочим током 10 А и напряжением 400 В.
У большинства радиолюбителей имеется мультиметр и неизбежно возникает вопрос, как проверить тиристор мультиметром, возможно ли это и, что дополнительно может понадобиться. Последовательность действий такая:
для начала переключаем мультиметр в положение измерения сопротивления с диапазоном 2 кОм. В этом режиме на измерительных щупах будет присутствовать напряжение внутреннего источника питания тестера;- подключаем щупы к аноду и катоду тринистора. Мультиметр должен показывать сопротивление близкое к бесконечности;
- перемычкой замыкаем анод и управляющий электрод. Сопротивление должно упасть, тринистор открылся;
- убираем перемычку, прибор опять показывает бесконечность. Это произошло из-за того, что удерживающий ток слишком мал.
Так как тиристор управляется как отрицательными, так и положительными сигналами, то его можно открыть, подключая перемычкой управляющий электрод к катоду.
Мультиметр должен находиться в режиме омметра, и щупы подсоединены к аноду и катоду. Так можно определить, каким напряжением управляется тиристор.
Проверка исправности
Второй вариант тестирования заключается в следующем. К блоку питания постоянного тока через тринистор подключается лампа на это же напряжение.
К аноду и катоду подключается мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Диапазон измерения должен превышать напряжение источника.
Затем на управляющий электрод с помощью батарейки любого номинала и пары проводов подается управляющее напряжение. Тринистор должен открыться, лампочка загореться.
Тестер сначала показывает напряжение источника питания, после воздействия маленького значения, которое соответствует падению потенциалов на тиристоре в открытом состоянии.
После этого можно снять управляющее воздействие, лампа продолжит гореть, так как протекающий через прибор ток больше тока удержания.
Проверка динистора
Для определения работоспособности динистора может потребоваться источник питания с напряжением, превышающим напряжение включения динистора.
Для ограничения тока потребуется резистор на 100-1000 Ом. Теперь можно подключать плюс источника к аноду, а катод к одному из выводов ограничивающего резистора.
Второй конец сопротивления подключается к минусу источника питания. До этого необходимо мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения подключить к аноду и катоду.
Значения тестера должны лежать в пределах милливольт. Динистор открылся.
Необычный способ
Есть еще один вариант проверки тиристора мультиметром, без прозвона. Но в этом случае прибор должен быть маломощным, с малым током удержания.
Для проверки используется разъем проверки транзисторов. Обычно он располагается ниже переключателя и представляет собой круглый разъем в диаметре примерно 1 см.
На нем должны быть следующие обозначения: В – означает база транзистора, С – коллектор, Е – эмиттер.
Если тринистор открывается положительным напряжением, то управляющий вывод надо подключить к базе, анод с катодом к коллектору и эмиттеру соответственно.
Так как тестер при проверке транзистора измеряет коэффициент усиления, то и в этом случае он выдаст какие-то значения, которые будут неверные. Но это не важно, главное убедиться в исправности тринистора.
Проверка в схеме
Иногда требуется проверка тиристора, без выпаивания его из схемы. Для этого необходимо отключить управляющий электрод. После этого к аноду и катоду подключается мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения.
Вторым тестером подключаются к аноду и управляющему электроду тиристора. Второй прибор должен находиться в режиме омметра.
Если измерительные щупы подсоединены правильно, то показания первого тестера будут лежать в пределах нескольких десятков милливольт.
Если нет, то щупы нужно поменять местами и все повторить. Перед измерениями нужно убедиться, что плата и весь прибор обесточен.
Тестирование высоковольтного тиристора
В случае проверки высоковольтного тиристора потребуется мультиметр с токовыми клещами. И проверка будет производиться при включенном оборудовании, так как сложно создать условия имитирующие рабочие параметры системы.
Все внешние воздействия необходимо делать в соответствии с инструкцией по эксплуатации на оборудование.
Измерения делаются с соблюдением техники безопасности, в остальном все, как и с обычными тиристорами.
