Triac: principiul funcționării, aplicării, dispozitivului și managementului

Din articol veți afla despre ce este un triac, cum funcționează și cum funcționează. Dar mai întâi de toate, merită menționat faptul că un triac este același ca un tiristor (numai simetric). Prin urmare, nu se poate face fără un articol fără o descriere a principiului funcționării tiristoarelor și a caracteristicilor acestora. Fără cunoștințe despre elementele de bază, nu va fi posibil să se proiecteze și să se construiască nici cea mai simplă schemă de control.

tiristoare

Tiristorul este o comutare dispozitiv semiconductor, care este capabil să transmită curent într-o singură direcție. Acesta este numit adesea o supapă și atrage analogii între ea și o diodă controlată. Tiristoarele au trei terminale, dintre care unul este electrodul de comandă. Acest lucru, pentru a pune-o în relief, este butonul prin care elementul comută la modul conductiv. Articolul va lua în considerare un caz special al unui tiristor - un triac - un dispozitiv și funcționarea acestuia în diverse circuite.

Tiristorul este încă un redresor, un comutator și chiar un amplificator de semnal. Adesea este folosit ca regulator (dar numai atunci când întregul circuit este alimentat de la o sursă de tensiune AC). Toate tiristoarele au câteva trăsături, care trebuie discutate mai detaliat.

Proprietățile tiristoarelor

Dintre numeroasele caracteristici ale acestui element semiconductor, este posibil să se distingă cele mai semnificative:

1. Tiristoarele, ca diode, sunt capabile să conducă curent electric numai într-o singură direcție. În acest caz, ei lucrează în sistem ca diodă de rectificare.
2. Din starea tiristorului oprit, este posibilă traducerea tiristorului prin trimiterea unui semnal cu o anumită formă la electrodul de comandă. Prin urmare, concluzia - un tiristor ca switch are două stări (ambele sunt stabile). Triacul poate funcționa în același mod. Principiul de funcționare a unei chei electronice de tip bazat pe acesta este destul de simplu. Dar pentru a face o revenire la starea inițială deschisă, este necesar ca anumite condiții să fie îndeplinite.
3. Curentul semnalului de control, care este necesar pentru trecerea cristalului tiristor de la modul blocat la modul deschis, este mult mai mic decât cel de lucru (măsurat literalmente în miliamperi). Aceasta înseamnă că tiristorul are proprietățile unui amplificator actual.
4. Este posibilă reglarea fină a curentului mediu care curge prin sarcina conectată, cu condiția ca sarcina să fie conectată în serie cu tiristorul. Precizia ajustării depinde în mod direct de lungimea semnalului de la electrodul de comandă. În acest caz, tiristorul acționează ca regulator de putere.

Tiristorul și structura acestuia

Un tiristor este un element semiconductor care are funcții de control. Cristalul constă din patru straturi de tip p și n, care se substituie. Triacul este, de asemenea, construit exact. Principiul funcționării, aplicării, structurii acestui element și limitările în utilizare sunt analizate în detaliu în articol.

Structura descrisă este denumită și structură în patru straturi. Regiunea extremă a structurii p cu terminalul pozitiv al sursei de alimentare conectate la ea se numește anod. În consecință, a doua regiune n (și cea extremă) este catodul. Se aplică o tensiune negativă a sursei de alimentare.

Care sunt proprietățile unui tiristor?

În cazul în care o analiză completă a structurii tiristor, este posibil să se găsească în ea trei tranziție (electron-gol). În consecință, circuitul echivalent poate fi format pe tranzistori cu semiconductoare (polar, bipolar, câmp) și diode, care permit să înțeleagă comportamentul tiristorului când electrod de control al puterii.

În cazul în care anodul este pozitiv în raport cu catodul, dioda se închide și, prin urmare, tiristorul se comportă similar. În cazul inversării polarității, ambele diode sunt deplasate, iar tiristorul este blocat. Triacul funcționează și în mod similar.

Principiul de lucru pe degete, desigur, nu este foarte ușor de explicat, dar vom încerca să facem acest lucru mai departe.

Cum functioneaza Deblocarea tiristorului

Pentru a înțelege principiul tiristorului, trebuie să acordați atenție unui circuit echivalent. Acesta poate fi compus din două triode semiconductoare (tranzistoare). Aici este convenabil să se ia în considerare procesul de deblocare a tiristorilor. Un anumit curent curge prin electrodul de control al tiristorului. În acest caz, curentul are o direcție directă. Acest curent este considerat de bază pentru un tranzistor cu structura n-p-n.

Prin urmare, în colector, curentul va fi de câteva ori mai mare (este necesar să se înmulțească valoarea curentului de comandă cu câștigul tranzistorului). Mai mult, se poate observa că această valoare curentă este valoarea de bază pentru al doilea tranzistor cu structura de conductivitate pn și este deblocată. În acest caz, curentul colector al celui de-al doilea tranzistor va fi egal cu produsul factorilor de câștig ai ambelor tranzistori și a curentului de comandă setat inițial. Triacurile (principiul funcționării și gestionarea acestora sunt discutate în articol) au proprietăți similare.

Mai mult, acest curent trebuie să fie rezumat cu curentul setat anterior al circuitului de comandă. Și va ieși exact valoarea care este necesară pentru a menține primul tranzistor în starea deblocată. În cazul în care curentul de comandă este foarte mare, două tranzistoare sunt saturate simultan. OC-ul intern continuă să-și mențină conductivitatea chiar și atunci când curentul original de pe electrodul de comandă dispare. În același timp, la anodul tiristorului este detectată o valoare de curent destul de ridicată.

Cum să deconectați un tiristor

Trecerea la starea de blocare a tiristorului este posibilă dacă nu se aplică nici un semnal la electrodul de comandă cu circuit deschis. În acest caz, curentul se încadrează la o anumită valoare, care se numește curentul hipostatic (sau curentul de confinare).

Tiristorul se va opri și în cazul în care există o deconectare în circuitul de sarcină. Sau când tensiunea aplicată circuitului (extern) își schimbă polaritatea. Aceasta se întâmplă la sfârșitul fiecărui semicerc în cazul în care circuitul este alimentat de o sursă de curent alternativ.

Când tiristorul funcționează într-un circuit curent continuu, blocarea se poate face cu un comutator simplu sau cu un buton mecanic. Acesta este conectat la sarcină în serie și utilizat pentru a de-energiza circuitul. Principiul muncii este similar un controler de putere pe un triac, Cu toate acestea, există unele particularități în schemă.

Metode de oprire a tiristoarelor

Dar este posibil să se conecteze comutatorul în paralel, apoi se trece curentul anodului, iar tiristorul este transferat în starea de blocare. Unele tipuri de tiristoare pot fi pornite din nou dacă contactele întrerupătorului sunt deschise. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că în timpul deschiderii contactelor, condensatorii paraziți ai tranzițiilor tiristorului acumulează o sarcină, creând astfel interferențe.

Prin urmare, este de dorit poziționarea comutatorului astfel încât să fie localizată între catod și electrodul de comandă. Acest lucru va face ca tiristorul să se oprească în mod normal, iar curentul de reținere este întrerupt. Uneori, pentru confort și creștere a vitezei și fiabilității, se utilizează un tiristor auxiliar în locul unei chei mecanice. Trebuie remarcat faptul că activitatea triacului este în multe privințe similară cu cea a tiristoarelor.

triace

Și acum, mai aproape de subiectul articolului - trebuie să luați în considerare un caz special al unui tiristor - un triac. Principiul funcționării sale este similar cu cel considerat anterior. Dar există unele diferențe și caracteristici. Prin urmare, trebuie să vorbim despre aceasta în detaliu. Triacul este un dispozitiv bazat pe un cristal semiconductor. Foarte des folosite în sistemele care funcționează pe curent alternativ.

Cea mai simplă definiție a acestui dispozitiv este un comutator, dar poate fi controlat. În starea blocată, funcționează exact în același mod ca și un întrerupător cu contacte deschise. Când se aplică un semnal pe electrodul de comandă al triacului, dispozitivul comută la starea deschisă (modul de conductivitate). Când funcționați în acest mod, este posibil să trasați o paralelă cu un întrerupător ale cărui contacte sunt închise.

Atunci când în circuitul de comandă nu există niciun semnal, în oricare dintre semicercuri (atunci când funcționează în circuite de curent alternativ), triacul este comutat de la modul deschis la închis. Triacurile sunt utilizate pe scară largă în modul releu (de exemplu, în construcția comutatoarelor sau termostatelor sensibile la lumină). Dar ele sunt, de asemenea, adesea folosite în sistemele de comandă care funcționează în conformitate cu principiile de control al fazei de tensiune pe sarcină (ele sunt regulatoare netede).

Structura și principiul funcționării triacului

Un triac nu este altceva decât un tiristor simetric. Prin urmare, pe baza numelui, se poate concluziona că acesta poate fi ușor înlocuit cu două tiristoare care sunt pornite și oprite în paralel. În orice direcție, este capabil să treacă curentul. Triacul are trei ieșiri principale - controlul, pentru semnalizare, și principalul (anod, catod), astfel încât să poată trece curenții de lucru.

Triacul (principiul de funcționare pentru "manechinele" acestui element semiconductor este dat în atenția dumneavoastră) este deschis când valoarea minimă curentă necesară este furnizată terminalului de comandă. Sau în cazul în care diferența dintre celelalte două electrozi este mai mare decât valoarea maximă admisă.

În cele mai multe cazuri, depășirea tensiunii face ca triacul să funcționeze spontan la amplitudinea maximă a tensiunii de alimentare. Trecerea la starea blocată are loc când se schimbă polaritatea sau când curentul de funcționare scade la un nivel mai mic decât curentul de reținere.

Cum se deschide un triac

Când este alimentat de la rețea curent alternativ o schimbare în modurile de funcționare apare datorită unei modificări a polarității tensiunii pe electrozii de lucru. Din acest motiv, în funcție de polaritatea curentului de control, se pot distinge patru tipuri de proceduri.

Să presupunem că există o tensiune aplicată între electrozii de lucru. Și pe electrodul de comandă, tensiunea pe semnul este opusă celei aplicate circuitului anodic. În acest caz, triacul se va deplasa de-a lungul cadranului - principiul funcționării, după cum puteți vedea, este destul de simplu.

Există 4 cadrane, iar pentru fiecare dintre ele este definit un curent de deblocare, deținere, incluziuni. Curentul de deschidere trebuie reținut până la depășirea de mai multe ori (în 2-3) a valorii curentului de reținere. Acesta este exact curentul comutării triacului - curentul minim necesar de deblocare. Dacă scapați de curent în circuitul de comandă, triacul va fi într-o stare conductivă. Și va funcționa în acest mod până atunci, în timp ce curentul din circuitul anodic va fi mai mare decât curentul de reținere.

Care sunt limitele folosirii triacurilor

Este dificil de utilizat atunci când sarcina este de tip inductiv. Rata de schimbare a tensiunii și curentului este limitată. Când un triac trece de la un mod de blocare la unul deschis, apare un curent semnificativ în circuitul extern. Tensiunea nu se încadrează instantaneu pe bornele de alimentare ale triacului. Iar puterea se va dezvolta instantaneu și va ajunge la valori destul de mari. Energia care se disipează, datorită spațiului mic, ridică brusc temperatura semiconductorului.

Dacă valoarea critică este depășită, cristalul este distrus, datorită creșterii excesive a puterii actuale. Dacă se aplică o anumită tensiune triacului, care este în stare blocată și crește puternic, canalul se va deschide (dacă nu există semnal în circuitul de comandă). Acest fenomen poate fi observat deoarece sarcina se acumulează în capacitatea parazită internă a semiconductorului. Iar curentul de încărcare are o valoare suficientă pentru a debloca triacul.