사이리스터 예비보고서

본 내용은 " [부산대 응용전기전자실험2] 사이리스터 예비보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2024.03.19

문서 내 토픽

• 1. 사이리스터의 구조

  사이리스터는 p-n-p-n 접합의 4 층으로 이루어진 반도체 소자이다. 반도체 소자의 일종으로 반도체 스위치로 취급한다. 다이오드와 형태가 비슷하지만 다이오드보다 핀 하나가 더 있으며, 그 핀으로 인해 정방향 뿐만 아니라 역방향으로도 전류가 흐르게 만들면서 교류를 생산할 수 있다.

• 2. 사이리스터의 동작원리

  사이리스터는 제어단자(G, Gate)로부터 음극(K)에 전류를 흘리는 것으로, 양극(A,Anode)과 음극(K,Cathode) 사이를 도통시킬 수 있는 3 단자의 단방향 반도체 소자이다. 게이트에 일정한 전류를 통과시키면 양극과 음극간이 도통(turn on)한다. 도통을 정지 (Turn off)하기 위해서는, 양극과 음극간의 전류를 일정치 이하로 할 필요가 있다.

• 3. 단상 반파 위상제어 정류회로

  사이리스터에 게이트 신호를 인가하기 전 구간(0 ~ α)에서는 사이리스터가 turn off 되어 있어 도통전류가 없으므로 출력전류는 0이 된다. α ~ π 구간에서는 사이리스터 게이트단에 양의 전류를 인가하여 게이트가 턴온 되어 전류 패스가 형성되어 출력에 전달된다. π ~ 2π 구간에서는 입력 전압이 음의 전압으로 전환되어 사이리스터가 turn off 된다.

• 4. 단상 반파 정류회로 : L 부하

  유도성 부하가 존재하면 출력 전류의 상승률과 감소율이 저하된다. 0 ~ θ1 구간에서는 입력 전압이 양의 전압이므로 다이오드가 도통되며, θ1 ~ θ2 구간에서는 인덕터의 영향으로 다이오드가 계속 도통되어 있다. θ2 ~ 2π 구간에서는 인덕터가 에너지를 모두 방출한 시점으로 다이오드는 차단된다.

• 5. 사이리스터를 이용한 단상브리지 회로

  사이리스터가 작동을 시작하면 흐르는 전류가 0이 될 때까지 계속 작동한다. 출력 전압은 항상 양의 전파 정류 전압이 된다. 유도부하가 있으면 음의 값을 가질 수 있는데, 인덕터에 축적된 자기에너지를 방출하기 때문이다. 이를 막기 위해 환류 다이오드를 부가한다.

• 6. SCR의 특징

  순방향 전압 인가 후, Gate에 전류를 흘리면 도통이 된다. 도통된 후 Gate의 전류를 차단해도 도통 상태가 유지된다. 역전압이 걸리면 소호된다. 소호 후 순방향 전압을 인가하더라도 Gate를 점호하기 전까지는 도통되지 않는다. 고전압 대전류의 제어가 용이하고, 전류가 흐르고 있을 때 양극의 전압강하가 적다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 사이리스터의 구조

  사이리스터는 반도체 소자 중 하나로, 전력 전자 분야에서 널리 사용되는 중요한 소자입니다. 사이리스터의 구조는 p-n-p-n 구조로 이루어져 있으며, 이를 통해 전력 제어 및 스위칭 기능을 수행할 수 있습니다. 사이리스터의 구조는 전압 및 전류 제어, 전력 변환 등 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 사이리스터의 구조를 이해하는 것은 전력 전자 분야에서 매우 중요하며, 이를 통해 사이리스터의 동작 원리와 특성을 파악할 수 있습니다.

• 2. 사이리스터의 동작원리

  사이리스터의 동작 원리는 p-n-p-n 구조의 특성을 이용한 것입니다. 사이리스터는 순방향 전압이 인가되면 게이트 전류에 의해 턴온되며, 이후 전류가 유지되면 게이트 전류 없이도 계속 도통 상태를 유지할 수 있습니다. 반대로 역방향 전압이 인가되면 사이리스터는 차단 상태가 됩니다. 이러한 동작 원리를 이용하여 사이리스터는 전력 제어, 스위칭, 정류 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 사이리스터의 동작 원리를 이해하는 것은 전력 전자 시스템 설계 및 분석에 매우 중요합니다.

• 3. 단상 반파 위상제어 정류회로

  단상 반파 위상제어 정류회로는 사이리스터를 이용하여 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 회로입니다. 이 회로는 사이리스터의 도통 시간을 제어함으로써 출력 전압을 조절할 수 있습니다. 단상 반파 위상제어 정류회로는 간단한 구조와 낮은 비용으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 회로의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전력 전자 시스템 설계에 매우 중요합니다. 또한 이 회로의 장단점을 파악하고 적절한 응용 분야에 적용하는 것이 중요합니다.

• 4. 단상 반파 정류회로 : L 부하

  단상 반파 정류회로는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 가장 기본적인 정류 회로 중 하나입니다. 이 회로에 L 부하를 연결하면 부하 전류가 연속적으로 흐르게 됩니다. 이 경우 부하 전압은 정류된 파형이 아닌 평활화된 직류 전압 형태가 됩니다. 단상 반파 정류회로 + L 부하 구성은 전동기 구동, 전력 공급 장치 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 이 회로의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전력 전자 시스템 설계에 필수적입니다.

• 5. 사이리스터를 이용한 단상브리지 회로

  단상 브리지 정류회로는 사이리스터를 이용하여 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 회로입니다. 이 회로는 단상 반파 정류회로에 비해 출력 전압이 2배 높고, 리플 전압이 작아 전력 변환 효율이 높습니다. 또한 사이리스터의 도통 시간을 제어함으로써 출력 전압을 조절할 수 있습니다. 단상 브리지 정류회로는 전동기 구동, 전력 공급 장치, 전력 변환 시스템 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 이 회로의 동작 원리와 특성을 이해하는 것은 전력 전자 시스템 설계에 매우 중요합니다.

• 6. SCR의 특징

  SCR(Silicon Controlled Rectifier)은 사이리스터의 다른 명칭으로, 전력 전자 분야에서 널리 사용되는 중요한 반도체 소자입니다. SCR의 주요 특징은 다음과 같습니다. 첫째, p-n-p-n 구조를 가지고 있어 전압 및 전류 제어가 가능합니다. 둘째, 게이트 신호에 의해 턴온되며, 턴오프를 위해서는 역방향 전압이 필요합니다. 셋째, 높은 전압 및 전류 처리 능력을 가지고 있어 전력 변환 분야에 널리 사용됩니다. 넷째, 빠른 스위칭 속도와 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. SCR의 이러한 특징을 이해하는 것은 전력 전자 시스템 설계에 매우 중요합니다.