Thyrister Turn-off

Turn-off หมายถึง การนำกระแสของ thyrister สิ้นสุดลง และ เมื่อให้กระแส anode อีกครั้ง แต่ ไม่มีการให้ กระแส gate จะไม่ ทำให้ thyrister นำกระแส ได้อีก, Commutation เป็น กระบวนการ turn off thyrister และ commutation circuit ประกอบด้วย องค์ประกอบ ซึ่ง เพิ่มขึ้น เพื่อทำให้ การ turn off สะดวกขึ้น
การ turn off thyrister มีสามวิธี คือ natural commutation, reverse bias turn-off และ gate turn-off.

Natural commutation
เมื่อ กระแส anode ลดลงต่ำกว่า ค่าที่น้อยที่สุด เรียกว่า holding current แล้ว thyrister จะ turn off. อย่างไรก็ตาม ต้องรู้ว่า กระแส anode จะต้องมากกว่า 1000 เท่าของ holding value. ใน d.c. circuit เมื่อ anode voltage ยังคง เป็นบวก เมื่อเทียบ กับ cathode กระแส anode จะลดลงได้ ก็ต่อเมื่อ เปิดวงจร หรือ เพิ่ม impedance หรือ short circuit ระหว่าง anode กับ cathode ของ thyrister
Reverse bias turn-off
reverse voltage จาก anode ไปยัง cathode ( cathode เป็นบวกเมื่อ เทียบกับ anode ) จะหยุด กระแส anode ซึ่งกระแส reverse ทุกๆ ไซเคิล ใน วงจร a.c. ดังนั้น thyrister จะถูก reverse bias ทุกๆ ไซเคิลลบ และจะ turn off เรียกว่า phase commutation หรือ a.c. line commutation
ในการสร้าง reverse bias voltage คร่อม thyrister ในกรณี ของ วงจร d.c. จะใช้ ตัวเก็บประจุ โดยวิธี การคายประจุ ของ ตัวเก็บประจุ ที่ขนานกับ thyrister เพื่อจะ turn off thyrister เรียกว่า forced commutation.
ในอุปกรณ์ power electronic มีข้อดี ที่ใช้ thyrister คือความกะทัดรัด อุปกรณ์ควบคุม ต้องกะทัดรัด ถ้ามีการใช้วงจร integrated ต้องการทำให้มี ตัวเก็บประจุขนาดเล็กเพื่อ forced commutation และ filtering. การใช้แบบเดิมมีความสำคัญ เพราะกระแสอาจมาก และ ความร้อนที่เกี่ยวข้องเป็นปัจจัยที่สำคัญ ในการ design ในปัจจุบัน ตัวเก็บประจุทำด้วย metallized plastic film หรือ plastic film aluminium foil.
Gate turn-off
การ design thyrister ให้มีคุณลักษณะพิเศษ คือกระแส gate ที่เป็นลบ จะเพิ่ม holding current จนกระทั่งมากกว่ากระแส load และ thyrister จะ turn off ระดับกระแสจะมีค่าต่ำกว่า 10 A ซึ่งชนิดนี้จะ ไม่นำมาพิจารณาต่อไป

Thyrister turn-off time
Turn-off time คือเวลาตั้งแต่ที่มีประจุอยู่ใน silicon จนกระทั่งเข้าใกล้ สภาวะ off ถ้าช่วงเวลาที่ลดประจุมีการให้กระแส forward เข้ามาจะทำให้นำไฟฟ้าอีกครั้ง turn-off time ขึ้นกับอุณหภูมิ สำหรับ natural commutation จะใช้เวลาระหว่าง 10 ถึง 100 us เพื่อ turn off แต่สำหรับ forced commutation จะอยู่ระหว่าง 7 ถึง 20 us แต่ไม่ใช่ thyrister เพื่อใช้ในจุดประสงค์พิเศษ ตัวอย่างค่า turn off time

การ turn off มีกระบวนการดังนี้ reverse bias voltage ที่ให้เพื่อ turn off ทำให้ประจุไหลจาก cathode ไปยัง anode การไหลย้อนกลับของประจุทำให้เกิดกระแส anode ย้อนกลับ ขณะที่ di/dt จะถูกกำหนดโดยวงจรภายนอก กระแสนี้จะไหลจนกว่า carrier ทั้งหมดของ junction หนึ่ง และสาม จะหมดไป จนถึงสภาวะที่ junction กลับคืนสู่สภาวะ ที่ block กระแส thyrister จะ block reverse voltage เพราะว่า junction หนึ่ง และสาม เกิด reverse bias อย่างไรก็ตาม junction สอง ยังคงเกิด forward bias และมีประจุที่กักไว้ thyrister จะ block forward voltage เมื่อ carrier ที่มากเกินไป รวมตัวกันอีกครั้ง แต่การรวมตัวกันใหม่นี้ ไม่ขึ้นกับวงจรภายนอก turn-off time เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของ junction เพราะการรวมตัวกันใหม่ ใช้เวลานานขึ้น ณ ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณของประจุใกล้ๆ กับ junction สอง ขึ้นกับ forward current ดังนั้นกระแสที่มากขึ้นทำให้ turn-off times มากขึ้น ขณะที่ reverse current ทำให้ turn-off times สั้นลง เพราะ junction หนึ่ง และสาม จะเกิด reverse bias ในเวลาสั้นๆ

[ หน้าแรก ] [ บทเรียน ] [ 204471 ] [ รายวิชา ]
[ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ] [ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ] [ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ]