ينتمي كل من الترانزستور والثايرستور إلى أجهزة الأشباه الموصلات، ويستخدم كلاهما في الدوائر الكهربائية، والفرق الرئيسي بينهما هو أن الترانزستور يتألف من ثلاث طبقات من أشباه الموصلات، بينما يحتوي الثايرستور على أربع طبقات من أشباه الموصلات، وفي بعض الأحيان يشار إلى الثايرستور باسم مقومات محكومة بالسيليكون (SCRs).
استخدام الترانزستور والثايرستور
تستخدم حاليا على نطاق واسع في عمليات التبديل بسبب فوائدها العديدة، مثل العمل بلا ضوضاء بسبب عدم وجود أجزاء متحركة، وسرعة التبديل العالية جدا، والكفاءة العالية، والصيانة المنخفضة، والحجم الصغير، والوزن الخفيف والخالية من المتاعب والخدمة الطويلة، ونطاق التيار التحكم الكبير (من 30 إلى 100 أمبير) مع تيار بوابة صغير من بضعة مللي أمبير على مفاتيح ميكانيكية أو محولات كهربائية ميكانيكية، ومع ذلك، فإن لكل من الترانزستورات والثيستورات مجالات خاصة بها من التطبيق.
كلا من الترانزستور والثايرستور هما أجهزة طرفية ثلاثية، ولكن الفروع الثلاثة للترانزستور هي الباعث والقاعدة والجامع، في حين أن الفروع الثلاثة للثايرستور هي الأنود والكاثود والبوابة.
ما هو الترانزستور
الترانزستورات هي أجهزة شبه موصلة يمكن أن تعمل كمكبرات صوت أو مفاتيح في الدوائر الكهربائية، يتألف الترانزستور من ثلاثة شبه موصلات مشوبة، وتشمل أنواع رئيسية من الترانزستورات: الترانزستورات ثنائية القطب (BJTs) وترانزستور تأثير المجال (FETs) وترانزستورات البوابة المعزولة ثنائية القطب (IGBTs)، ويتكون الترانزستور من ثلاثة أطراف، بالتحكم في الجهد المطبق على إحدى الأطراف الطرفية، يمكن التحكم في التيار عبر الأطراف الأخرى لهذه الأجهزة.
ما هو الثايرستور
يحتوي الثايرستور أيضًا على ثلاثة أطراف مثل الترانزستور، وتسمى هذه المحطات “الأنود”، “الكاثود” و”البوابة”، ومع ذلك، يتكون الثايرستور من أربع طبقات من أشباه الموصلات المنشطات، من الناحية الوظيفية، يعمل الثايرستور كمزيج من اثنين من الترانزستورات. ويحتوي الثايرستور على ثلاثة أوضاع:
اوضاع الثايرستور
– عكس وضع الحظر: في هذا الإعداد، يتم إعطاء الأنود إمكانيات سلبية أكثر من الكاثود، مما يعني أن الوصلات J1 وJ3 تكون منحازة للخلف، بينما الوصلة J2 منحازة للأمام، وفي هذا الوضع لا يمكن للتيار أن يتدفق عبر الثايرستور.
– وضع الحظر الأمامي: في هذا الإعداد، يتم إعطاء الأنود شحنات موجبة أكثر من الكاثود، حيث إن J1 وJ3 موجبين، بينما J2 سالب، ولا يزال التيار لا يمكن أن يتدفق عبر الثايرستور.
– الوضع القائم للأمام: في هذا الترتيب، يتم توصيل الأنود والكاثود على نحو مشابه للوضعية الأمامية للثايرستور. ومع ذلك، يتدفق الآن تيار عبر الثايرستور. يمكن تحقيق ذلك بطرقتين: إذا كان الفرق المحتمل بين الأنود والكاثود كبيرا جدا، فإن الرابطة J2 ستنهار، مما يسمح بتدفق التيار خلالها. أما إذا لم يكن الفرق المحتمل كبيرا بما يكفي لحدوث الانهيار، فيمكن أيضا تحقيق التوصيل الأمامي عن طريق إرسال تيار أمامي عبر البوابة.
إذا تم تطبيق تيار كهربائي على البوابة وتم تجاوز التيار الأمامي للثايرستور عتبة التيار المعروف باسم التيار المغلق، فإن الثايرستور سيبقى يعمل حتى بعد إزالة التيار عن البوابة، وعندما يبدأ الثايرستور في تدفق التيار الأمامي، فإنه يمكنه الاستمرار في العمل طالما كان التيار الأمامي يتجاوز القيمة الحالية للتيار المعروف باسم التيار الثابت، لذلك يمكن استخدام الثايرستور كجهاز محو.
الفرق بين الترانزستور والثايرستور
عدد طبقات أشباه الموصلات
يتكون الترانزستور من ثلاث طبقات من أشباه الموصلات.
يتكون الثايرستور من أربع طبقات من المواد الشبه موصلة.
تصنيفات السلطة
يمكن استخدام الثايرستور في دوائر توفر كميات أكبر من الطاقة مقارنةً بالترانزستورات.
استخدام كمكبر للصوت
يمكن استخدام الترانزستورات كمفاتيح أو مكبرات صوت.
يمكن استخدام الثايرستور كمفتاح ولكن ليس كمكبر صوت.
الحفاظ على تيار إلى الأمام
في حالة الترانزيستورات، يتطلب الأمر إدخال مستمر للحفاظ على تيارها في الاتجاه الصحيح.
في الثايرستور، يمكن للنبض أن يُساعد على تدفق التيار إلى الأمام، وسوف يستمر هذا التيار في التدفق طالما لم يقل قيمته عن قيمة العتبة، حتى عندما لا يوجد تيار إدخال.
مزايا الثايرستور على الترانزستورات
تتميز الترانزيستور بعدد من الميزات المختلفة عن الثايستور، والتي تشمل على سبيل المثال لا الحصر:
الثايرستور هو جهاز رباعي الطبقات، بينما الترانزستور هو جهاز ثلاثي الطبقات.
بسبب الاختلاف في التصنيع والتشغيل، من الممكن أن يكون لديك ثايرستور ذو جهد كهربائي عالي وتصنيفات حالية مختلفة.
تصنيف الترانزستور يكون دائمًا بالواط، بينما يتم تصنيف الثايرستور بالكيلوواط، مما يدل على أن الثايرستور لديه قدرة معالجة للطاقة أفضل.
يكفي نبضة واحدة لجعل الثايرستور موصلًا، ومن ثم يبقى موصلًا، بينما يحتاج الترانزستور إلى تيار مستمر للبقاء في حالة التوصيل.
تعد فقدان الطاقة الداخلية في الثايرستور أصغر بكثير من تلك الموجودة في الترانزستور، ومع ذلك، فإن انخفاض الجهد لا يتطلب دائرة انطلاق، وتعتبر ترانزستورات الطاقة أجهزة خطية مناسبة بشكل أفضل لبعض تطبيقات الطاقة الخطية مثل مكبرات الصوت عالية التردد والصوت وأنظمة المنظم وغيرها.