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전자 스위치 – 스위치 유형

전자 스위치:

전자 스위치는 물리적으로 움직이는 부품이 없어 물리적 접촉이 없기 때문에 일반적으로 무접점 스위치라고 합니다. 대부분의 가전제품은 모터 드라이브, HVAC 장비 등 반도체 스위치로 제어됩니다.

오늘날 시장에는 크기와 등급이 다른 다양한 유형의 솔리드 스테이트 스위치가 있습니다. 이러한 솔리드 스테이트 스위치 중 일부에는 트랜지스터, SCR, MOSFET, TRIAC 및 IGBT가 포함됩니다.

양극성 트랜지스터:

트랜지스터는 일반 스위치 작동과 유사하게 전류를 통과시키거나 차단합니다.

스위칭 회로에서 트랜지스터는 OFF 또는 전류 차단 조건에서는 차단 모드로 작동하고 ON 조건에서는 포화 모드에서 작동합니다. 트랜지스터의 활성 영역은 스위칭 애플리케이션에 사용되지 않습니다.

NPN 및 PNP 트랜지스터는 모두 충분한 베이스 전류가 공급되면 작동되거나 ON으로 전환됩니다. 구동 회로(베이스와 이미터 사이에 연결됨)에 의해 공급되는 베이스 단자에 작은 전류가 흐르면 콜렉터-이미터 경로가 ON됩니다.

그리고 베이스 전류가 제거되고 베이스 전압이 약간 음의 값으로 감소하면 OFF가 됩니다. 작은 베이스 전류를 활용하더라도 컬렉터-이미터 경로를 통해 훨씬 더 높은 전류를 전달할 수 있습니다.

파워 다이오드:

다이오드는 높은 상태 임피던스와 낮은 상태 임피던스 사이에서 스위칭 작업을 수행할 수 있습니다. 실리콘 및 게르마늄과 같은 반도체 재료는 다이오드를 구성하는 데 사용됩니다.

일반적으로 전력 다이오드는 더 높은 전류와 더 높은 접합 온도에서 장치를 작동하기 위해 실리콘을 사용하여 구성됩니다. 이는 p형과 n형 반도체 재료를 함께 결합하여 PN 접합을 형성함으로써 구성됩니다. 양극과 음극이라는 두 개의 단자가 있습니다.

양극이 음극에 대해 양극이 되고 임계값 레벨보다 큰 전압을 적용하면 PN 접합이 순방향 바이어스되어 전도를 시작합니다(ON 스위치와 유사). 음극 단자가 양극에 대해 양극으로 만들어지면 PN 접합이 역방향 바이어스되어 전류 흐름을 차단합니다(OFF 스위치처럼).

MOSFET:

MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)은 단극 고주파 스위칭 장치입니다. 가장 일반적으로 사용되는 스위칭 장치는 전력 전자 애플리케이션입니다. 드레인(출력), 소스(공통), 게이트(입력)라는 세 개의 단자가 있습니다.

이는 전압 제어 장치입니다. 즉, 입력(게이트-소스) 전압을 제어함으로써 드레인과 소스 사이의 저항이 제어되어 장치의 ON 및 OFF 상태를 결정합니다.

MOSFET은 P채널 또는 N채널 장치일 수 있습니다. N채널 MOSFET은 소스에 대해 양의 VGS를 적용하여 ON으로 조정됩니다(VGS가 임계값 전압보다 커야 하는 경우).

P채널 MOSFET은 N채널 MOSFET과 유사한 방식으로 작동하지만 전압의 역극성을 사용합니다. VGS와 VDD는 모두 P 채널 MOSFET을 켜는 소스에 대해 음수입니다.

IGBT :

IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)는 바이폴라 접합 전력 트랜지스터와 전력 MOSFET의 여러 장점을 결합합니다. MOSFET과 마찬가지로 전압 제어 장치이며 ON 상태 전압 강하가 더 낮습니다(MOSFET보다 적고 전력 트랜지스터에 더 가깝습니다).

3단자 반도체 고속 스위칭 장치입니다. 이 터미널은 이미 터, 컬렉터 및 게이트입니다.

IGBT

MOSFET과 유사하게 IGBT는 게이트와 이미터 사이에 양의 전압(임계 전압보다 큰)을 적용하여 ON으로 설정할 수 있습니다. IGBT는 게이트 이미터 양단의 전압을 0으로 줄여서 전환할 수 있습니다. 대부분의 경우 턴오프 손실을 줄이고 IGBT를 안전하게 끄려면 음전압이 필요합니다.

SCR :

전력 제어 애플리케이션을 위해 가장 널리 사용되는 고속 스위칭 장치인 SCR(실리콘 제어 정류기)입니다. 양극, 음극, 게이트라는 세 개의 단자로 구성된 다이오드 형태의 단방향 장치입니다.

SCR은 게이트 입력과 양극 및 음극 단자의 바이어싱 조건을 제어하여 ON 및 OFF로 전환됩니다. SCR은 P층과 N층이 교대로 4개 층으로 구성되어 각 층의 경계가 접합 J1, J2, J3을 형성합니다.

SCR
실리콘 제어 정류기(SCR)

트라이악 :

TRICE(또는 TRIode AC) 스위치는 하나의 게이트 단자에 두 개의 연속 SCR 연결의 등가 회로인 양방향 스위칭 장치입니다.

전압 파형의 양극 및 음극 피크 모두에서 AC 전력을 제어하는 ​​기능으로 인해 이러한 장치는 종종 모터 속도 컨트롤러, 조명 조광기, 압력 ​​제어 시스템, 모터 드라이브 및 기타 AC 제어 장비에 사용됩니다.

트라이액

DIAC:

DIAC(또는 DIode AC 스위치)는 양방향 스위칭 장치이며 양극과 음극으로 명명되지 않은 두 개의 단자로 구성됩니다. 이는 DIAC가 단말기 식별에 관계없이 양방향으로 작동될 수 있음을 의미합니다. 이는 DIAC가 어느 방향으로든 사용될 수 있음을 나타냅니다.

DIAC에 사용되는 기호

DIAC에 전압이 적용되면 적용된 전압이 브레이크오버 전압보다 낮지 않는 한 DIAC는 순방향 차단 또는 역방향 차단 모드로 작동합니다. 전압이 브레이크오버 전압 이상으로 증가하면 눈사태 브레이크오버가 발생하고 장치가 작동을 시작합니다.

게이트 턴오프 사이리스터:

GTO(Gate Trun -Off Thyristor)는 양극성 반도체 스위칭 장치입니다. 양극, 음극 및 게이트의 3개 단자가 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 스위칭 장치는 게이트 단자를 통해 꺼질 수 있습니다.

GTO는 작은 양의 게이트 전류를 적용하여 켜지고 전도 모드를 트리거하고 게이트에 음의 펄스를 가하면 꺼집니다. GTO 기호는 게이트 터미널을 통과하는 전류의 양방향 흐름을 나타내는 게이트 터미널의 이중 화살표로 구성됩니다.

GTO 기호
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