कैसे एक Thyristor काम करता है?

क्या आप जानते हैं कि एक सेमीकंडक्टर डिवाइस जिसे थाइरिस्टर कहा जाता है, एक जनरेटिंग स्टेशन से दूर स्थित उपभोक्ताओं के लिए बिजली हस्तांतरण के विशाल मुद्दे को हल करता है? पारंपरिक एसी पावर ट्रांसमिशन को भारी बिजली की हानि का सामना करना पड़ता है और स्थिरता और नियंत्रणीयता के मुद्दे से भी पीड़ित होता है। लंबी दूरी की बिजली संचरण के लिए, एचवीडीसी तकनीक सही विकल्प है। एचवीडीसी में, एसी पावर की भारी मात्रा को परिवर्तित स्टेशनों की सहायता से डीसी में परिवर्तित किया जाना है। उसके बाद, डीसी बिजली उपभोक्ताओं को प्रेषित की जाती है। रूपांतरण का यह महत्वपूर्ण कार्य एक अद्वितीय सेमीकंडक्टर स्विचिंग डिवाइस द्वारा किया जाता है जिसे थायरिस्टर कहा जाता है, अधिक विशेष रूप से, सिलिकॉन-नियंत्रित रेक्टिफायर। 

 

आइए जानें कि एक थाइरिस्टर कैसे काम करता है। आपने अलग-अलग सेमीकंडक्टर स्विचिंग डिवाइस जैसे डायोड और ट्रांजिस्टर देखे होंगे, इसी तरह, एक थियोरिस्टर भी एक स्विच है। ये सभी स्विचिंग डिवाइस सिलिकॉन की प्रसिद्ध अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं। एक thyristor n- और p- क्षेत्रों की चार वैकल्पिक परतों से बना है, यह समझने के लिए कि thyristor का उपयोग क्यों किया जाता है, आइए हम एक सामान्य ट्रांजिस्टर, BJT को देखें। 

जब हम एक प्राथमिक शक्ति स्रोत को जोड़ते हैं, तो हम निरीक्षण करते हैं कि ट्रांजिस्टर का एक जंक्शन हमेशा रिवर्स-बायस्ड हो। ट्रांजिस्टर को चालू करने के लिए, हम सिर्फ एमिटर और बेस टर्मिनल के बीच एक द्वितीयक वोल्टेज की आपूर्ति को जोड़ते हैं। यह ट्रांजिस्टर को चालू करेगा। हालाँकि, यदि हम दूसरी वोल्टेज आपूर्ति को हटा देते हैं, तो ट्रांजिस्टर बंद हो जाएगा क्योंकि इसे एक निरंतर द्वितीयक वोल्टेज आपूर्ति की आवश्यकता होती है। निरंतर आधार वर्तमान आपूर्ति की आवश्यकता एक बड़ी बिजली हानि का कारण बनती है, खासकर उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के दौरान। इस समस्या को दूर करने के लिए, 1950 में विलियम शॉक्ले ने एक बहुत ही दिलचस्प बिजली स्विच का प्रस्ताव रखा, जिसे एक थाइरिस्टर के रूप में जाना जाता है। ट्रांजिस्टर के विपरीत, thyristors में, ऐसी किसी भी निरंतर द्वितीयक आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है। ट्रिगर करने के बाद, भले ही आप द्वितीयक आपूर्ति को हटा दें, लेकिन thyristor काम करता रहेगा। एक thyristor के कामकाज को ठीक से समझने के लिए, सबसे पहले, हमें यह समझने की जरूरत है कि एक कमी क्षेत्र क्या है और एक डायोड के बुनियादी कामकाज हैं। एक शुद्ध सिलिकॉन संरचना यहां दिखाई गई है। शुद्ध सिलिकॉन में बहुत कम चालकता होती है। हम एन-प्रकार या पी-प्रकार की अशुद्धियों को इंजेक्ट करके इसकी चालकता बढ़ा सकते हैं, एक प्रक्रिया को डोपिंग के रूप में जाना जाता है। यदि सिलिकॉन का कुछ भाग पी-प्रकार के साथ डोप किया गया है और दूसरा भाग एन-प्रकार के साथ है, तो हमें एक पीएन जंक्शन मिलेगा, या बस एक डायोड डाल दिया जाएगा। 

एक दिलचस्प घटना पीएन चौराहे के जंक्शन पर होती है, इलेक्ट्रॉनों का प्राकृतिक प्रवास। यह पी-साइड टोब को थोड़ा नकारात्मक रूप से चार्ज करने और एन-साइड को थोड़ा सकारात्मक चार्ज करने का कारण होगा, संक्षेप में, एक कमी क्षेत्र जहां पीएन जंक्शन पर कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन या छेद नहीं होते हैं। घट क्षेत्र में थोड़े नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र का उत्पादन करेंगे, यह विद्युत क्षेत्र एक अवरोध क्षमता का कारण बनता है, क्योंकि अवरोध क्षमता के कारण इलेक्ट्रॉनों का प्राकृतिक प्रवासन नहीं होगा। यह pn जंक्शन एक डायोड के अलावा और कुछ नहीं है। यह कैसे काम करता है यह देखने के लिए, आइए एक आगे-वोल्टेज की आपूर्ति को डायोड से कनेक्ट करें, जिसमें अवरोध क्षमता से अधिक वोल्टेज मूल्य है। आप देख सकते हैं कि इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक टर्मिनल से दूर धकेल दिया जाएगा,

 पार करने के बाद, वे पी-क्षेत्र में उपलब्ध छेदों पर कब्जा कर लेंगे। एन-क्षेत्र के आकर्षण के कारण, ये इलेक्ट्रॉन पास के छिद्रों में कूद जाएंगे और प्रवाह जारी रहेगा। यहाँ, डायोड ina अग्र-पक्षपाती स्थिति में काम कर रहा है। हालांकि, अगर हम आपूर्ति वोल्टेज को उल्टा करते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों और छेद बस दूर चले जाएंगे और डायोड काम नहीं करेगा। पी-लेयर में, छेद चार्जर वाहक के बहुमत हैं। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पी-क्षेत्र में कुछ इलेक्ट्रॉन भी हैं। हम उन्हें अल्पसंख्यक वाहक कहते हैं। यह n- क्षेत्र के साथ एक ही मामला है। इस बुनियादी ज्ञान के साथ, आइए हम thyristor के कामकाज के बारे में जानें। यदि एक सिलिकॉन संरचना वेफर पी के चार वैकल्पिक रूपों के साथ doped है- और-प्रकार, एक thyristor पैदा होता है। यहाँ भी कमी क्षेत्रों का गठन जंक्शनों पर होता है, जिस तरह से आप एक थाइरिस्टर में वोल्टेज लागू करते हैं, वह हमेशा कम से कम एक रिवर्स-बायस्ड जंक्शन होगा। दूसरे मामले में, 

केवल एक रिवर्स-बायस्ड जंक्शन है। आइए इस कॉन्फ़िगरेशन से एक कार्यशील थायरिस्टर बनाने की कोशिश करें। थाइरिस्टर आचरण करने के लिए, हमें इस कमी क्षेत्र को तोड़ना होगा। थायरिस्टर्स में, इसके लिए गेट ट्रिगरिंग नामक एक कुशल और लोकप्रिय विधि का उपयोग किया जाता है। गेट ट्रिगरिंग इलेक्ट्रॉनों के इंजेक्शन की प्रक्रिया है। इसके लिए, आइए माध्यमिक वोल्टेज की आपूर्ति को गेट और कैथोड टर्मिनल से कनेक्ट करें। यह द्वितीयक आपूर्ति बहुत सारे इलेक्ट्रॉनों को पी-क्षेत्र में इंजेक्ट करती है। चूंकि यह प्रक्रिया जारी रहती है, पी-क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के साथ अति-बाढ़ हो जाता है। इलेक्ट्रॉन अब इस क्षेत्र में बहुसंख्यक आवेशित वाहक बन गए हैं। संक्षेप में, पी-क्षेत्र अंततः एक एन-क्षेत्र बन जाता है। यह नया n- क्षेत्र घटते क्षेत्र को स्वतः कम कर देगा। गेट ट्रिगर होने के कारण, पी-क्षेत्र एक नया एन-क्षेत्र बन गया है, नीचे की तरफ तीन क्षेत्र, सामूहिक रूप से एक बड़ा n- क्षेत्र बन जाता है। अब, एक थाइरिस्टर की संरचना एक पीएन जंक्शन डायोड की तरह दिखती है। जैसा कि हमने पहले देखा है, जब हम pn जंक्शन डायोड पर एक अग्र-पक्षपाती वोल्टेज आपूर्ति लागू करते हैं, तो यह आचरण करना शुरू कर देता है। इस स्तर पर, भले ही आप दूसरी वोल्टेज सप्लाई हटा दें,

 thyristor काम करना जारी रखेगा, क्योंकि पी-क्षेत्र में इंजेक्ट किए गए इलेक्ट्रॉनों ने इसे पहले से ही एन-क्षेत्र में बना दिया है। एक thyristor में इस तरह, माध्यमिक आपूर्ति वोल्टेज केवल ट्रिगर के लिए आवश्यक है। अब, देखते हैं कि हम कैसे एक थीयरिस्टर को बंद कर सकते हैं। एक thyristor को बंद करने का एकमात्र तरीका इसके पार रिवर्स वोल्टेज लागू करना है। इसे प्राप्त करने का सबसे प्रभावी तरीका एक एलसी ऑसिलेटर का उपयोग है। एलसी थरथरानवाला में ऊर्जा विनिमय एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला के बीच होता है। आप देख सकते हैं कि सर्किट में एक उतार-चढ़ाव इलेक्ट्रॉन प्रवाह होता है, इसका मतलब है कि सर्किट में वोल्टेज भी दिखाया गया है। मान लें कि नियंत्रण रेखा सर्किट के शिखर वोल्टेज, थायरिस्टर पर लगाए गए वोल्टेज से अधिक है। यदि हम इस LC सर्किट में थायरिस्टर सर्किट सम्मिलित करते हैं, thyristor को स्थिर वोल्टेज के बजाय उतार-चढ़ाव वाले वोल्टेज के अधीन किया जाएगा। रिवर्स-बायस्ड वोल्टेज मोड में, थाइरिस्टर निश्चित रूप से बंद हो जाएगा। माध्यमिक शक्ति की आवश्यकता के बिना, थायरिस्टर्स भारी मात्रा में विद्युत शक्ति को बचाने के लिए एचडीवीसी तकनीक की मदद करते हैं। हमें उम्मीद है कि इस वीडियो ने आपको थिरिस्टर्स के काम में एक अच्छी जानकारी दी है। धन्यवाद।