Евсеев Ю.А., Крылов С.С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 120с: ил. ISBN 5-283-005534




Рассмотрены свойства, параметры и характеристики симисторов – ключевых элементов, используемых в качестве переключателей и регуляторов переменного тока в бытовой электроаппаратуре. Приведены практические схемы устройств освещения, электрообогрева, электроинструмента, в которых применяются симисторы.
Приводятся справочные данные симисторов, применяемых в электробытовой аппаратуре.
Дня любителей и широкого круга читателей, интересующихся бытовой электроаппаратурой и применением полупроводниковых приборов.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Симисторы (триаки по терминологии, принятой в США) — это ключевые полупроводниковые элементы, проводящие ток в обоих направлениях. В настоящее время они широко применяются в различных областях техники. Рост производства и потребления этих приборов был достаточно стремительным, и их выпуск во всем мире достиг десятков миллионов штук. Симистор, представляющий собой прежде всего ключ-регулятор переменного тока, в некоторых случаях вытеснил применяемые ранее для этих целей устройства, состоящие из двух встречно-параллельных тиристоров. Рост потребления симисторов обусловлен в основном тем, что они оказались очень удобными и экономически эффективными (в отличие от тиристоров) для применения в бытовой технике. Это вполне понятно, так как передача и потребление энергии в устройствах бытовой техники связаны преимущественно с переменным электрическим током. Создание универсального полупроводникового прибора, выполняющего функции переключателя и регулятора переменного тока и обладающего всей совокупностью достоинств, присущих полупроводниковым приборам, — высокий КПД, исключительно малые габаритные размеры, отсутствие движущихся частей, высокая надежность и т.д., — обеспечило широкие возможности применения симисторов в бытовой технике.
Мы не оговорились, применив слово возможности. Дело в том, что симисторы помимо достоинств с точки зрения применения в бытовой технике имеют и недостатки. Это несколько большее по сравнению с электромеханическими традиционными переключателями падение напряжения, достигающее 1 В и приводящее к дополнительным потерям электроэнергии, а также более высокая стоимость устройств на сими-сторах. Казалось бы, эти два недостатка должны были полностью закрыть дорогу симисторам в бытовую технику, но этого не произошло. Почему? На этот вопрос может ответить опыт использования светорегуляторов на основе симисторов, выполняющих функцию ключа и регулятора тока ламп накаливания. При большей стоимости и потерях энергии по сравнению с обычными переключателями они оказываются тем не менее экономичными. Экономия достигается главным образом за счет возможности регулировать степень освещенности в зависимости от внешних условий: времени суток, погоды, времени года, наличия светильников на рабочем месте или месте отдыха и т.д. С учетом этих особенностей электроосветительные приборы ощутимую часть времени работают не на полную мощность, следовательно, снижается потребление энергии, увеличивается их срок службы.
Есть и еще один фактор, который становится определяющим в бытовой технике, — надежность компонентов. Вполне оправдано спросить: Апричем здесь надежность? Ведь бытовая техника — не космическая. Случилась поломка — вызвал мастера или отвез агрегат в мастерскую, и вопрос решен. Один раз в год это не составит труда. Ну а если мы эксплуатируем не один прибор, а несколько. Несколько поломок в год - это много. Сегодня уровень электрификации быта начинает уже определять не номенклатура электробытовых товаров, а их надежность, гарантия того, что нам не надо будет справляться с массой поломок, возникающих пропорционально числу электробытовых устройств. С этой точки зрения становится понятным успех внедрения симисторов в бытовую технику.
Следует подчеркнуть, что пока спрос на симисторы превышает их предложение. В целях ликвидации этой диспропорции предприятия, производящие полупроводниковые приборы, планируют существенным образом (в некоторых случаях в несколько раз) увеличить производство симисторов, причем основная доля прироста будет осуществлена за счет освоения производства симисторов, предназначенных специально для бытовой техники. Отличительными особенностями их являются: недорогой пластмассовый корпус, более простые конструкция полупроводниковой структуры и технология массового производства, приводящие к существенному снижению цены на эти приборы. Все это позволяет полагать, что устройства на основе симисторов заменят в нашей квартире выключатели и прочие коммутационные устройства и регуляторы тока. Если учесть также, что симисторы являются полупроводниковыми приборами — своеобразной твердотельной интегральной схемой, выполняющей функции ключа и регулятора переменного тока, то становится очевидной важность понимания основных принципов работы этих приборов, знание характеристик, особенностей применения и некоторых схем на основе этого прибора. С одной стороны, это облегчит эксплуатацию устройств на симисторах, а с другой, позволит самостоятельно реализовать некоторые устройства на их основе.
Наряду с этим предлагаемый материал представляет интерес и для специалистов по проектированию электробытовой аппаратуры, во-первых, благодаря оригинальному подходу и рассмотрению принципа действия симистора и, во-вторых, благодаря впервые публикуемым данным (см. приложения) о характеристиках симисторов средней мощности нового поколения.
Настоящая книга представляет собой попытку ответить на поставленные вопросы, и как первая в этой области, разумеется, не свободна от некоторых недостатков. Поэтому авторы с признательностью примут все критические замечания, которые просят направлять по адресу: 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10. Энергоатомиздат.

1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТИРИСТОРЕ И СИМИСТОРЕ
Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, который может быть переключен из закрытого состояния в открытое под действием сигнала управления и, наоборот, из
открытого в закрытое при изменении полярности напряжения на основных электродах. Условное обозначение и внешний вид тиристора представлены на рис 1. Основные электроды тиристора обозначаются К (катод) и А (анод). Управляющий электрод выводится в одну сторону с катодом. Анод тиристора является основанием прибора 1, которое выполнено в виде шестигранника и шпильки с резьбой 2 для присоединения прибора к охладителю или корпусу сборки. Катодный вывод 3 и управляющий вывод 4 изолированы от основания.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ), а вернее, семейство характеристик при различных токах управления прибора изображено на рис. 2. Обратная ветвь ВАХ соответствует такой полярности напряжения, когда к аноду прикладывается отрицательное относительно катода напряжение. При разомкнутой цепи управления или отсутствии в ней тока обратная характеристика тиристора аналогична обратной характеристике полупроводникового диода. В рабочем диапазоне напряжений от нуля до максимального рабочего, называемого обратным повторяющимся напряжением (оно составляет несколько сотен вольт), через прибор протекает очень малый, порядка долей миллиампера, ток, т.е. тиристор обладает весьма большим электрическим сопротивлением.