Triacs: De simples a complexos

El 1963, una nombrosa família de trinistors va aparèixer un altre "parent" - triac. En què es diferencia dels seus "germans" - trinistors (tiristors)? Recordeu les propietats d’aquests dispositius. El seu treball es compara sovint amb l’acció d’una porta ordinària: l’aparell està bloquejat - no hi ha corrent al circuit (la porta està tancada - no hi ha pas), el dispositiu està obert - apareix un corrent elèctric al circuit (la porta s’obri - entra). Però tenen un defecte comú. Els tiristors passen actualment només cap a la direcció cap endavant, d’aquesta manera s’obrirà fàcilment una porta corrent “des de si mateixa”, però, per molt que l’atraieu cap a tu, en el sentit contrari, tots els esforços seran inútils.

En augmentar el nombre de capes de semiconductor del tiristor de quatre a cinc i equipar-lo amb un elèctrode de control, els científics van trobar que un dispositiu amb una estructura així (més tard anomenat triac) és capaç de passar corrent elèctric tant en endavant com en sentit invers.

Mireu la figura 1 que representa l'estructura de les capes semiconductores del triac. Exteriorment, s’assemblen a l’estructura del transistor p-n-r tipus, però difereixen perquè tenen tres àrees addicionals nconductivitat. I aquí el que és interessant: resulta que dos d’ells, situats al càtode i l’ànode, realitzen les funcions d’una sola capa de semiconductor: la quarta. El cinquè forma una àrea amb n-Conductivitat que es troba a prop del elèctrode de control.

És clar que el funcionament d’un dispositiu d’aquest tipus es basa en processos físics més complexos que altres tipus de tiristors. Per entendre millor el principi de l’operació triac, farem servir el seu analògic tiristor. Per què exactament tiristor? El fet és que la separació de la quarta capa semiconductora del triac no és casual. Degut a aquesta estructura, en la direcció endavant del corrent que circula per l’aparell, l’ànode i el càtode realitzen les seves funcions principals, i si s’inverteixen, semblen intercanviar llocs: l’ànode es converteix en càtode i el càtode, al contrari, es converteix en un ànode, és a dir, un tríac es pot considerar com a dos contra-paral·lels. tiristor encès (Fig. 2).

Triac analògic de Trinistor

Imagineu-vos que s’aplica un senyal d’atenció a l’elèctrode de control. Quan la tensió a l’ànode del dispositiu és polaritat positiva i negativa al càtode, un corrent elèctric fluirà pel trinistor esquerre. Si la polaritat de la tensió entre els elèctrodes de potència s’inverteix, el trinistor dret s’encendrà. La cinquena capa de semiconductor, com un controlador de trànsit que controla el moviment dels cotxes en una intersecció, envia un senyal de tret, segons la fase del corrent, a un dels trinistors. En absència de senyal de tret, el triac es tanca.

En general, la seva acció es pot comparar, per exemple, amb una porta giratòria en una estació de metro, en quina direcció l’empeny, certament s’obrirà. De fet, apliquem el voltatge de desbloqueig a l’elèctrode de control del triac - “empenyem-lo” i els electrons, com els passatgers que s’apressen a pujar o a la sortida, circularan per l’aparell en la direcció dictada per la polaritat de l’ànode i el càtode.

Aquesta conclusió es confirma per la característica de tensió actual del dispositiu (Fig. 3). Consta de dues corbes idèntiques girades de 180 º les unes amb les altres. La seva forma correspon a la tensió de corrent característica del dinistor, i les regions de l'estat no conductor, com la del trinistor, es poden superar fàcilment si s'aplica un voltatge desencadenant a l'elèctrode de control (les seccions canviants de les corbes es mostren per línies guionades).

A causa de la simetria de la característica de corrent de corrent, el nou dispositiu semiconductor es va anomenar tiristor simètric (en resum - un triac). De vegades s'anomena triac (un terme que prové de l'anglès).

El triac ha heretat del seu antecessor, el tiristor, totes les seves millors propietats. Però l’avantatge més important de la novetat és que dos dispositius semiconductors se situen immediatament en el seu cas. Jutgeu per vosaltres mateixos. Per controlar el circuit de CC es necessita un tiristor, per al circuit de corrent altern dels dispositius n’hi ha d’haver dos (inclosos en contra-paral·lel). I si tenim en compte que cadascuna d’elles necessita una font separada de tensió de desbloqueig, que, a més, ha d’encendre el dispositiu exactament en el moment de canviar la fase del corrent, queda clar com de difícil serà aquesta unitat de control. Per al triac, el tipus de corrent no importa. Només n’hi ha prou amb un dispositiu amb una font de tensió de desbloqueig i un dispositiu de control universal està a punt. Es pot utilitzar en un circuit d’alimentació de corrent continu o altern.

L’estreta relació entre el tiristor i el triac va provocar que aquests dispositius tinguessin molt en comú. De manera que les propietats elèctriques del triac es caracteritzen pels mateixos paràmetres que el tiristor. També es marquen de la mateixa manera: les lletres KU, un número de tres dígits i l'índex de lletres al final de la designació. De vegades, els triacs es designen de manera diferent - amb les lletres TC, que vol dir que "tiristor és simètric".

A la figura 4 es mostra la designació gràfica convencional dels triacs als esquemes de circuits.

Per a un coneixement pràctic dels triacs, escollirem dispositius de la sèrie KU208 - tiristors simètrics de tres trossos del tipus p-p-p-p. Els tipus d’aparells s’indiquen amb els índexs de lletres en la seva designació - A, B, C o G. La tensió constant que pot suportar el triac amb l’índex A quan està tancat és de 100 V, B - 200 V, V - 300 V i G - 400 V. Els paràmetres restants d’aquests dispositius són idèntics: el corrent directe màxim en estat obert és de 5 A, el corrent d’impuls és de 10 A, el corrent de fuga en estat tancat és de 5 mA, el voltatge entre el càtode i l’ànode en estat conductor és -2 V, el valor de la tensió de desbloqueig a l’elèctrode de control. 5 V a 160 mA, dissipat per la carcassa L'instrument Power-10 W, la freqüència de funcionament màxima - 400 Hz.

I ara passem a dispositius d’il·luminació elèctrica. No hi ha res més fàcil de gestionar la feina de cap d’ells. Vaig pressionar, per exemple, la tecla d’interruptor –i a l’habitació es va encendre un candelabre, vaig pressionar de nou–. De vegades, però, aquest avantatge es converteix inesperadament en un desavantatge, sobretot si voleu que la vostra habitació sigui acollidora, creeu una sensació de confort, i per a això és tan important triar la il·luminació adequada. Ara, si la brillantor de les làmpades canvia sense problemes ...

Resulta que no hi ha res impossible. Només cal en lloc d’un commutador convencional per connectar un dispositiu electrònic que controli la brillantor de la làmpada. Les funcions del controlador, "comandant" de les làmpades, en un dispositiu d'aquest tipus realitzen un triac semiconductor.

Podeu crear un dispositiu de control senzill que us ajudarà a controlar la brillantor de la brillantor d’una làmpada de taula o d’un candelabre, canviar la temperatura d’una placa calenta o d’una punta d’una soldadura mitjançant el circuit que es mostra a la figura 5.

Fig. 5. Esquema esquemàtic del regulador

El transformador T1 converteix la tensió de xarxa de 220 V a 12 - 25 V. És rectificat pel bloc de díodes VD1-VD4 i alimentat a l'elèctrode de control del triac VS1. La resistència R1 limita el corrent de l'elèctrode de control i la magnitud de la tensió de control està controlada per una resistència variable R2.

Fig. 6. Esquemes de cronometratge de la tensió: a - a la xarxa; b - sobre l'elèctrode de control del triac, c - sobre la càrrega.

Per fer més fàcil entendre el funcionament del dispositiu, construïm tres esquemes de temps de tensions: de xarxa, a l’elèctrode de control del triac i a la càrrega (Fig. 6). Després que el dispositiu estigui connectat a la xarxa, se li subministra una tensió alterna de 220 V a la seva entrada (Fig. 6a). Al mateix temps, s’aplica una tensió sinusoïdal negativa a l’elèctrode de control del triac VS1 (Fig. 66). En el moment en què el seu valor excedeixi la tensió de commutació, el dispositiu s’obrirà i el corrent de xarxa fluirà per la càrrega.Després que el valor de la tensió de control sigui inferior al llindar, el triac es manté obert a causa del fet que el corrent de càrrega supera el corrent de retenció del dispositiu. En el moment en què la tensió a l’entrada del regulador canvia la polaritat, el triac es tanca. El procés es repeteix llavors. Així, la tensió a la càrrega tindrà una forma de serra (Fig. 6c)

Com més gran sigui l'amplitud de la tensió de control, més antic s'encendrà el triac i, per tant, més llarg serà el pols actual en la càrrega. Per contra, com més petita sigui l'amplitud del senyal de control, més petita és la durada d'aquest pols. A la posició d'extrema esquerra de la resistència variable del motor R2 segons el diagrama, la càrrega absorbirà les "porcions" completes de potència. Si el regulador R2 es gira en sentit contrari, l'amplitud del senyal de control està per sota del valor llindar, el triac romandrà en estat tancat i el corrent no fluirà per la càrrega.

És fàcil d’endevinar que el nostre dispositiu regula la potència que consumeix la càrrega, canviant així lluminositat de la làmpada o temperatura de l’element calefactor.

Podeu aplicar els següents elements al vostre dispositiu. Triac KU208 amb les lletres B o G. Bloc de díodes KTs405 o KTs407 amb qualsevol índex de lletres, quatre també són adequats díode semiconductor sèrie D226, D237. Resistència permanent: MLT-0,25, variable - SPO-2 o qualsevol altra potència no inferior a 1 W. ХР1: endoll de xarxa estàndard, XS1 - presa. El transformador T1 està dissenyat per a una tensió de bobinat secundària de 12-25 V.

Si no hi ha cap transformador adequat, fes-ho tu mateix. El nucli està format per plaques Ш16, el gruix establert és de 20 mm, el bobinat I conté 3300 voltes de filferro PEL-1 0,1 i el bobinat II conté 300 voltes de PEL-1 0,3.

Interruptor de commutació: qualsevol fusible de xarxa, ha d'estar dissenyat per a la càrrega de càrrega màxima.

El regulador es munta en una caixa de plàstic. Al tauler superior es munten un interruptor de commutació, una resistència variable, un porta-fusibles i una presa. A la part inferior de la caixa s’instal·la un transformador, un bloc de díodes i un triac. El triac ha d’estar equipat amb un radiador de dissipació de calor amb un gruix d’1 - 2 mm i una superfície d’almenys 14 cm2. Fora un forat per al cable d'alimentació en una de les parets laterals del xassís.

No cal ajustar el dispositiu i, amb una instal·lació adequada i peces de servei, comença a funcionar immediatament després de connectar-se a la xarxa.

UTILITZANT EL REGULADOR, No oblidis les PRECAUCIONS DE SEGURETAT. NOMÉS PODEU OBRIR LA VIVENDA NOMÉS DESCONECTANT L’APARELL DE LA XARXA

V. Yantsev.