كيف يعمل كل من الثايرستور والثايرستور الضوئي

الثايرستور Thyristor تسمية مركبة مشتقة من الكلمة اليونانية Thyra وتعني البوابة، والإنكليزية resistor وتعني المقاومة، أي المقاومة ذات البوابة. تعمل هذه العناصر عمل القواطع switches وتمرر التيار الكهربائي باتجاه واحد، وتنقل استطاعات مختلفة القيم، من المنخفضة والمقدرة بالميلي واط، إلى العالية جداً والمقدرة بالميغاواط. تتحمل بعض أنواع الثايرستورات جهوداً كهربائية تقدر بالكيلوفولط، وتمرر تيارات تقدر بالكيلو أمبير. وتمتاز من غيرها من القواطع بالحجم الصغير والوثوقية العالية والضياعات القليلة. ولا تتطلب تيار قاعدة (بوابة) دائم لإبقائها في حالة الوصل.. في هذه التدوينة سوف نتناول عمل كل من الثايرستور العادي والثايرستور الضوئي, فلنبدا ..

الثايرستورات العادية

الثايرستور يعد من انصاف النواقل ويتكون من 4 طبقات p و n ولديه 3 اقطاب هي المصعد والمهبط والزناد, يعتمد تصميم الثايرستور على مبدأ التغذية الراجعة الموجبة وهي طريقة ربط لخرج الدارة مع دخلها والذي يؤدي بدوره الى زيادة خرج الدارة
بالنتيجة يصل الثايرستور الى حالة الاشباع بسرعة كبيرة جدا ولهذا فهو يصلح للعمل كمفتاح وليس كمضخم عكس الترانزيستور

الشكل يوضح الدراة الترانزستورية المكافئة للثايرستور

كيف يعمل الثايرستور

لكي ينطلق الثايرستور في العمل يشترط شرطان هما :
- اولا الاستقطاب الصحيح بمعنى التوتر الكهربائي الموجب على مصعد الثايرستور Va<Vk
- ثانيا اعطاء نبضة كهربائية صغيرة الى الزناد

ينطلق حينها الثايرستور ويصبح عبوريا ولا يتوقف حتى عند غياب النبضة الكهربائية التي تعطى له عادة عبر زر ضغط ما يجعله العنصر الالكتروني الملائم للتحكم في دارات القدرة العالية حيث انه يتحمل الجهود العالية ولكنه يسخن بفعل ذلك وقد يحتاج الىى مروحة للتبريد

حساسية الزناد لتيار القدح تستدعي اتخاذ تدابير الملائمة مثل تركيب الثايرستور على المشتت لحمايته من التداخل الكهرومغناطيسي للملفات والمحولات كما في علبة تغذية الحاسوب مثلا او وضع مقاومة للحد من حساسية الزناد وتفادي القدح الخاطئ

الثايرستور كبقية انصاف النواقل ينطبق عليه تيار التسريب leak current ويمكن ملاحظة الظاهرة عيينا عند فتح غطاء الوحدة المركزية للحاسوب وهي مطفأة ونزع المقبس لعدة ثواني ثم ارجاعه ستلاحظ تحرك ريشة تبريد المعالج لمدة زمنية وجيزة ثم توقفهاا رغم عدم اعطاء الامر بتشغيل الحاسوب وعدم قدح اي من الثايرستورات ولهذا عند التعامل مع التطبيقات الخطرة يجب اولا اكمال الدارة وقفلها عبر مقاومة وتخطي مرحلة تيار التسريب ثم بعد ذلك اكمال الدارة وعدم نزع تلك المقاومة المتفرعة الا بعد الانتهاء التام من العمل .

عند انطلاق الثايرستور لا يتوقف الا عند هبوط التيار المار فيه الى قيمة معينة قريبة من الصفر ومن اجل ايقافه يمكن قصره عبر زر موصول معه على التفرع وهي الطريقة الاسهل والابسط او تمرير تيار في الاتجاه المعاكس او فتح الدارة بكاملها عبر زرر موصول على التوالي

تطبيقات الثايرستور

التحكم في المحركات والمحولات وعموما في دارات الحماية وكل دارات القدرة العالية التي تتطلب التحكم فيها وهو بذلك همزة الوصل بين الهندسة الكهربائية والهندسة الالكترونية

الثايرستورات الضوئية

الثايرستورات الضوئية هي ثايرستورات تفعل ضوئيا. والثايرستورات الضوئية الشائعة الاستخدام هي الثايرستورات المفعلة ضوئيا (LASCR) والترياكات المفعلة ضوئيا, يعمل الثايرستور المفعل ضوئيا كمفتاح يغير حالته بمجرد سقوط نبضة ضوئية عليه ويبقى الثايرستور الضوئي في حالة تمرير حتى اذا حجبت النبضة الضوئية عنه ويستمر كذلك حتى تنعكس قطبيات جهود المصعد والمهبط او حتى تفصل تغذية الثايرستور الكامل, الترياتك المفعل ضوئيا يشبه الثايرستور المفعل ضوئيا ولكنه مصمم للتعامل مع التيارات المتناوبة, تبين الصورة التالية شكل الثايرستور الضوئي

كيف يعمل الثايرستور الضوئي

تسهل الدارة الترانزستورية المكافئة للثايرستور الضوئي والمبينة في الصورة في الاسفل شرح آلية عمل الثايرستور الضوئي, وكما في العناصر الالكترونية الضوئية, وعند مرور فوتون عبر الجانب P للمتصل Pn فان هذا الفوتون يصطدم مع الكترون في المنطقة P فيكتسب الالكترون طاقة تحرره من رابطته ويقفز عبر المتصل الى المنطقة n عندما يقوم عدد من الفوتونات بتحرير عدد من الالكترونات في المنطقة P وتقفز هذه الالكترونات عبر المتصل الى المنطقة n يتولد تيار قاعدة كبير وكاف لنقل الترانزستور الى حالة on, عند حجب الضوء على الثايرستور يبقى الثايرستور في حالة عمل حتى تنعكس قطبيات مصعده ومهبطه او تفصل عنه التغذية, وهذا ينتج حقيقة ان قواعد الترانزستورات تمر بها تيارات المصعد والمهبط

دارة اساسية بسيطة تشرح عمل الثايرستور الضوئي

تبين الدارة الموضحة في الصورة اسفله ثايرستورا ضوئيا مستخدما كمفتاح للتحكم بمرور تيار عبر حمل, في حال وجود ضوء مسلط على الثايرستور, يكون الثايرستور في حالة قطع ولايمر تيار عبر الحمل, عند اضاءة الثايرستور الضوئي LASCR ينتقل الى حالة on ويمر تيار عبره وعبر الحمل, تستخدم المقاومة R الموجودة في الدارة لضبط مستوى قدح الثايرستور الضوئي .

هذه المقالة ستساعدك ايضا: كيف تعمل المكثفة الكهربائية