Bunlar, başta endüstride olmak üzere, hem alternatif akım (AC) hem de doğru akım (DC) ekipmanı yelpazesi için güçlü açma-kapama anahtarlarıdır. Doğrultucular, içinden şarj geçtiğinde alternatif akımı doğru akıma dönüştüren elektronik bileşenlerdir. Bu güçlü cihazlar katı hal anahtarlarıdır, yani transistörler ve diyotlar gibi yarı iletken bileşenlerden yapılmıştır. Yarı iletken cihazlar , bakır gibi tam bir iletken ile cam gibi bir yalıtkan arasında yarı yolda elektrik iletimine sahiptir. Tristör adı, transistör ve tiratronun (benzer bir işleve sahip daha önceki gazla doldurulmuş bir tüp) kombinasyonundan türetilmiştir. Aslen 1950'lerde geliştirilen bu cihazlar , yaygın olarak kullanılan bir yarı iletken malzeme olan dört silikon katmanından yapıldıkları için sıklıkla silikon kontrollü doğrultucular (SCR) olarak da adlandırılır. Başlangıçta, SCR, General Electric tarafından bir tür tristör için kullanılan bir marka adıydı. İki terim artık genellikle eş anlamlı olarak kullanılmaktadır.
Tristörler çift durumlu anahtarlardır, yani sadece iki olası duruma sahiptirler - açık veya kapalı (0 veya 1). Bunlar, cihaz kapatıldığında bile sabit kalır. Mevcut modeller, akım kontrol kapısına (giriş noktası) ulaşır ulaşmaz etkinleşecektir - yani kapalı durumdan açık duruma geçecektir. Sıfıra düşene veya akım bitinceye veya yön değiştirene kadar akımın içlerinden akmasına izin vermeye devam edeceklerdir. İkincisi, ters polarlama veya ters voltaj olarak bilinir. Daha önceki modeller, açık durumdan kapalı duruma geçmek için akımın tersine çevrilmesine dayanıyordu, ancak daha yeni modelleri kontrol kapısı aracılığıyla devre dışı bırakmak mümkündür. Bunlara bazen kapı kapatma (GTO) tristörleri denir. Kontrollü doğrultucular yüksek kazançlı cihazlardır, yani kontrol kapısında mevcut olan akım, anot ve katot arasında çok daha yüksek bir akım seviyesini kontrol edebilir. Sonuç olarak, mevcut çalışan ekipman olarak sınıflandırılırlar.
Fiziksel olarak küçük cihazlar olmasına rağmen, tristörler yüksek voltajları ve akım seviyelerini kontrol edebilir ve bu nedenle yüksek voltajlı, doğru akım enerji nakil hatlarında kullanılır. Diğer kullanımlar şunları içerir:
Bu cihazlar ayrıca bir dizi elektrik devresinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Uygulamalar şunları içerir:
Şimdi kilit soru için - tristörler nasıl çalışır? Tipik olarak üç kabloya veya elektrota sahiptirler (elektriğin girdiği veya çıktığı noktalar). Bunlar anot, katot ve kapı (veya kontrol kapısı) olarak adlandırılır. Birincisi pozitif terminal, ikincisi negatif terminaldir, kapı ise ana anottan katoda giden akımı kontrol ederek bunu harici bir darbe ile tetikler. Bazı modellerde iki veya dört elektrot bulunur. Tipik bir SCR içinde, iki alternatif N tipi (negatif) yarı iletken ve P tipi (pozitif) yarı iletken katmanı vardır. Bu, aralarında üç bağlantı bulunan toplam dört katman oluşturur. Her birindeki dört katmanlı silikon, negatif veya pozitif yük taşıyan elektronların sayısını artırmak için elektriksel olarak işlenir. NPN ve PNP yarı iletkenleri olarak da bilinirler ve her birinde pozitif ve negatif elektron modeline atıfta bulunurlar. Kapı yoluyla cihaza akım akmıyorsa, anot ve katodun tersine merkezi bağlantı (üçlü) ters çevrilmiş olarak kapalı durumda duracaktır, bu nedenle akım cihazın yönü ne olursa olsun geçemez. Bu, yöne bağlı olarak ileri engelleme modu veya negatif engelleme modu olarak adlandırılır. Akımın gerektiği gibi akabilmesi için anot pozitif, katot negatif olmalıdır. Kapı akımı başlatıldığında, pozitif ve negatif yük, dört silikon katmanına akar ve her biri yarı iletkenin bir katmanından diğerine cihaz boyunca hareket ederken sırayla etkinleştirilir. Dört katmanın tümü etkinleştirildiğinde, akım cihazdan serbestçe akabilir. Tristör şimdi ileri iletkendir; kilitlendi (açık duruma geçti) ve akım cihazın dışında - genellikle tüm devreye giden akım - kapatılana kadar kilitli kalacak. Anot ve katot arasındaki akımı korumak için kapı akımı gerekli değildir.
Tristörler, AC veya DC akımıyla kullanılmak üzere tasarlanmalarına bağlı olarak biraz farklı devrelere sahiptir. Sağdaki şema AC ile kullanım için bir SCR devresini göstermektedir.
Soldaki bu şema, DC ile kullanım için tipik bir devre düzenini göstermektedir.
Transistör, elektrik sinyallerini açıp kapatmak ve yükseltmek için kullanılan standart bir elektrik bileşenidir. 20. yüzyılın başlarındaki buluşları, radyo ve uzun mesafeli telefonun gelişmesini sağladı. Ancak çok yönlülüklerine rağmen, yüksek voltajlı akımlarla iyi çalışmazlar ve düşük güçlü miliamper akımlar için en uygun olanlardır. Bunu perspektife koymak için, bir miliamper, bir amperin binde biridir. Buna karşılık, tristörler çok daha yüksek seviyelerde, 5-10 amper ve yüzlerce, hatta binlerce volt ile çalışabilir. Ayrıca doğru şekilde çalışmak için sabit bir güç girişine ihtiyaç duyarlar. Bir transistörde, girişte düşük bir akım seviyesi yükseltilir, ancak bazı cihazlarda bu yeterli değildir. Davetsiz misafir alarmı farklı türde bir tepki gerektirir. Zil veya uyarıyı başlatmak üzere alarm içinde daha yüksek bir akım başlatmak için alarm tetikleyicisinde düşük bir akım düzeyine (örneğin bir hareket dedektörü) ihtiyacınız vardır - ve bu daha yüksek akımın tetikleme akımı durduğunda bile devam etmesi için. Bunu bir transistör yapamaz, ancak bir tristör yapabilir. Hareket dedektörü veya benzeri bir cihaz kapı akımını tetikler ve bu da anot ile katot arasındaki akım akışını tetikler. İkincisi, kapı akımı kesilse bile devam edecek - kilitli kalacaktır.
Diyotlar, yalnızca iki terminali (bir pozitif ve bir negatif), bir anot (plaka olarak da bilinir) ve bir katot içeren nispeten basit, ucuz bileşenlerdir. Elektrik sadece bir yönde akar. Elektrik terminolojisinde, ters taraflı olmaktan ziyade ileri taraflıdırlar. Diyotlar esas olarak akımı değiştirmek veya dönüştürmek için kullanılır. Aralarında tek bir elektrik bağlantısı olan, biri pozitif ve diğeri negatif olmak üzere yalnızca iki yarı iletken katmanı vardır. Buna karşılık, çoğu tristör, bunları ayıran üç bağlantı ile üç terminale ve dört katmana sahiptir. Yüksek güçlü uygulamalar için tasarlanmıştır. Diyotlar düşük voltajlar için tasarlanmıştır ancak tristörlerin aksine bunları etkinleştirmek için bir kapı darbesi gerektirmez.
Tristörlerin çoğu üç kurşun cihazdır, yani üç elektrotları vardır - bir anot, bir katot ve diğer ikisi arasındaki akım akışını tetiklemek için bir kontrol kapısı. Bununla birlikte, daha az yaygın olan iki kurşun modelinde yalnızca iki elektrot bulunur ve her bir çarpma arasındaki yük farkı veya tanımlanmış bir kesme voltajını aştığında akım akışları tetiklenir ve bunları kapalı konumdan açar. Ayrıca şunları da bulabilirsiniz:
Tristörler, çeşitli avantajlar sundukları için standart bileşenler haline gelmiştir. Bunlar şunları içerir:
Herhangi bir elektrikli cihazda olduğu gibi, doğru çalıştıklarından emin olmak için zaman zaman tristörleri kontrol etmek gerekir. Bunu yapmanın en kolay yolu bir multimetre kullanmaktır.
Multimetreler, voltaj, akım ve elektrik dirençlerinin gücünü ölçebilen endüstri standardı elektrik test cihazlarıdır. Bir multimetre kullanarak silikon kontrollü bir doğrultucuyu nasıl test edeceğiniz aşağıda açıklanmıştır: