Triakai: nuo paprastų iki sudėtingų

1963 m. Didelėje trinistorių šeimoje pasirodė dar vienas „giminaitis“ - triakas. Kuo jis skiriasi nuo savo „brolių“ - triinistų (tiristorių)? Prisiminkite šių prietaisų savybes. Jų darbas dažnai lyginamas su įprastų durų veiksmu: prietaisas užrakinamas - grandinėje nėra srovės (durys uždarytos - nėra praėjimo), prietaisas atidarytas - grandinėje atsiranda elektros srovė (durys atidarytos - įeikite). Tačiau jie turi bendrą trūkumą. Tiristoriai praeina srovę tik į priekį - tokiu būdu paprastos durys lengvai atsidaro „nuo savęs“, bet nesvarbu, kiek traukiate į save - priešinga kryptimi visos pastangos bus beprasmės.

Padidinę tiristoriaus puslaidininkinių sluoksnių skaičių nuo keturių iki penkių ir aprūpindami jį valdymo elektrodu, mokslininkai nustatė, kad tokios struktūros įtaisas (vėliau vadinamas triaku) yra pajėgus perduoti elektros srovę tiek į priekį, tiek atgal.

Pažvelkite į 1 paveikslą, vaizduojančią triacų puslaidininkių sluoksnių struktūrą. Išoriškai jie primena tranzistoriaus struktūrą p-n-r tipas, tačiau skiriasi tuo, kad jie turi tris papildomas sritis su nlaidumas. Ir štai kas yra įdomu: pasirodo, kad du iš jų, esančių katode ir anode, atlieka tik vieno puslaidininkio sluoksnio - ketvirtojo - funkcijas. Penkta formuoja plotą su n- laidumas, esantis šalia valdymo elektrodo.

Akivaizdu, kad tokio prietaiso veikimas pagrįstas sudėtingesniais fiziniais procesais nei kitų tipų tiristoriai. Norėdami geriau suprasti triako operacijos principą, naudosime jo tiristoriaus analogą. Kodėl būtent tiristorius? Faktas yra tas, kad ketvirtasis triakio puslaidininkio sluoksnis atskirtas neatsitiktinai. Dėl šios struktūros, einančia per prietaisą tekančios srovės kryptimi, anodas ir katodas atlieka savo pagrindines funkcijas, o jei jie yra atvirkščiai, jie tarsi keičiasi vietomis - anodas tampa katodu, o katodas, atvirkščiai, tampa anodu, tai yra, triaką galima laikyti dviem priešingais. įjungtas tiristorius (2 pav.).

Trinistor analoginis triacas

Įsivaizduokite, kad įjungiamasis signalas yra perduodamas į valdymo elektrodą. Kai įtampa prietaiso anode yra teigiamo poliškumo ir neigiama katode, per kairįjį trišakį tekės elektros srovė. Jei įtampos tarp galios elektrodų poliškumas pasikeis, dešinysis trinistorius įsijungs. Penktasis puslaidininkių sluoksnis, kaip ir eismo kontrolierius, kontroliuojantis automobilių judėjimą sankryžoje, siunčia trigerio signalą, priklausomai nuo srovės fazės, vienam iš trintuvų. Nesant įjungiamojo signalo, triakas uždaromas.

Apskritai, jo veiksmą galima palyginti, pavyzdžiui, su besisukančiomis durimis metro stotyje - kuria kryptimi stumsi, ji tikrai atsidarys. Iš tiesų, mes naudojame „triac“ valdymo elektrodą atrakinimo įtampą - „pastumkite“ ją, o elektronai, kaip keleiviai, skubantys įlipti ar išlipti, tekės per prietaisą ta kryptimi, kurią nustato anodo ir katodo poliškumas.

Šią išvadą patvirtina prietaiso srovės ir įtampos charakteristika (3 pav.). Jį sudaro dvi vienodos kreivės, pasuktos 180 ° viena kitos atžvilgiu. Jų forma atitinka dinistoriaus srovės įtampos charakteristikas, o nelaidžios būsenos regionus, kaip ir trinistoriaus, regionus galima lengvai įveikti, jei valdymo elektrodui taikoma trigerinė įtampa (besikeičiančios kreivių sekcijos parodytos brūkšninėmis linijomis).

Dėl srovės-įtampos charakteristikos simetrijos naujasis puslaidininkinis įtaisas buvo vadinamas simetriniu tiristoriumi (trumpai tariant - triaku). Jis kartais vadinamas triaku (terminas, kuris kilęs iš anglų kalbos).

Triakas paveldėjo iš savo pirmtako tiristoriaus visas geriausias savybes. Tačiau svarbiausias naujovės pranašumas yra tai, kad du puslaidininkiniai įtaisai tuoj pat yra jo vietoje. Teiskite patys. Norint valdyti nuolatinę srovės grandinę, reikalingas vienas tiristorius, prietaisų kintamos srovės grandinėje turi būti du (įjungti lygiagrečiai). Ir jei mes atsižvelgsime į tai, kad kiekvienam iš jų reikia atskiro atrakinimo įtampos šaltinio, kuris taip pat turėtų įjungti įrenginį tiksliai tuo metu, kai keičiasi srovės fazė, tampa aišku, koks sudėtingas bus toks valdymo blokas. Triacui nesvarbi srovė. Pakanka tik vieno tokio prietaiso, kuriame yra atrakinimo įtampos šaltinis, ir universalus valdymo įtaisas yra paruoštas. Jis gali būti naudojamas nuolatinės arba kintamos srovės grandinėje.

Glaudus tiristoriaus ir triakio ryšys lėmė, kad šie įtaisai turėjo daug bendro. Taigi triako elektrinės savybės apibūdinamos tais pačiais parametrais kaip ir tiristoriaus. Jie taip pat žymimi vienodai - raidėmis KU, triženkliu skaičiumi ir raidžių rodykle žymėjimo pabaigoje. Kartais triakai žymimi šiek tiek kitaip - raidėmis TC, reiškiančiomis „tiristorius yra simetriškas“.

Tradicinis triakų grafinis žymėjimas grandinės schemose parodytas 4 paveiksle.

Praktiniam susipažinimui su triakais pasirinksime „KU208“ serijos prietaisus - p-p-p-p tipo triodų simetrinius tiristorius. Prietaisų tipai žymimi raidžių indeksais jų žymėjime - A, B, C arba G. Nuolatinė įtampa, kurią triaka su indeksu A gali išlaikyti, kai uždaryta, yra 100 V, B - 200 V, V - 300 V ir G - 400 V. Likę šių prietaisų parametrai yra identiški: maksimali nuolatinė srovė atviroje būsenoje yra 5 A, impulsų srovė yra 10 A, nuotėkio srovė uždaroje būsenoje yra 5 mA, įtampa tarp katodo ir anodo laidžioje būsenoje yra -2 V, atrakinimo įtampos vertė valdymo elektrode. 5 V esant 160 mA, išsisklaidė korpusas Prietaisas maitinimu 10 W, maksimalus darbinis dažnis - 400 Hz.

O dabar pereikime prie elektrinių apšvietimo prietaisų. Nėra nieko lengviau valdyti bet kurio iš jų darbą. Paspaudžiau, pavyzdžiui, jungimo mygtuką - ir kambaryje užsidegė liustra, vėl paspaudė - išėjo. Tačiau kartais šis pranašumas netikėtai virsta trūkumu, ypač jei norite, kad jūsų kambarys būtų jaukus, sukurtas jaukumo jausmas, ir tam yra taip svarbu pasirinkti tinkamą apšvietimą. Jei lempų spindesys pasikeistų sklandžiai ...

Pasirodo, nėra nieko neįmanomo. Būtina tik vietoj įprasto jungiklio prijungti elektroninį prietaisą, kuris kontroliuoja lempos ryškumą. Valdiklio, lempų „vado“, funkcijos tokiame įrenginyje atlieka puslaidininkių triakį.

Galite sukurti paprastą valdymo įtaisą, kuris padės jums kontroliuoti stalo lempos ar liustra švytėjimą, pakeisti kaitvietės ar litavimo galiuko temperatūrą naudojant 5 paveiksle pavaizduotą grandinę.

Fig. 5. Reguliatoriaus schema

Transformatorius T1 paverčia tinklo įtampą 220 V į 12 - 25 V. Jis ištaisomas diodų bloku VD1-VD4 ir tiekiamas į „triac VS1“ valdymo elektrodą. Rezistorius R1 riboja valdymo elektrodo srovę, o valdymo įtampos dydį kontroliuoja kintamasis rezistorius R2.

Fig. 6. Įtampos laiko diagramos: a - tinkle; b - ant triaco valdymo elektrodo, c - ant apkrovos.

Kad būtų lengviau suprasti prietaiso veikimą, sudarome tris laiko įtampų diagramas: pagrindinį, ties triakio valdymo elektrodu ir apkrova (6 pav.). Prijungus įrenginį prie tinklo, jo įėjimui tiekiama kintama 220 V įtampa (6a pav.). Tuo pačiu metu neigiamas sinusoidinis įtampa yra valdomas triac VS1 elektrodui (66 pav.). Tuo metu, kai jo vertė viršija perjungimo įtampą, prietaisas atsidarys ir tinklo apkrova tekės tinklo srove.Po to, kai valdymo įtampos vertė tampa mažesnė už slenkstį, triakas lieka atviras dėl to, kad apkrovos srovė viršija prietaiso laikymo srovę. Tuo metu, kai reguliatoriaus įėjimo įtampa keičia jo poliškumą, triakas užsidaro. Po to procesas kartojamas. Taigi įtampa esant apkrovai bus pjūklo formos (6c pav.)

Kuo didesnė valdymo įtampos amplitudė, tuo anksčiau įsijungs triakas, todėl kuo ilgesnis dabartinis impulsas bus apkrovoje. Ir atvirkščiai, kuo mažesnė valdymo signalo amplitudė, tuo trumpesnė šio impulso trukmė. Pagal diagramą esant variklio kintamojo rezistoriaus R2 kraštutinei kairiajai padėčiai, apkrova sugers visas „galios“ dalis. Jei R2 reguliatorius pasukamas priešinga kryptimi, valdymo signalo amplitudė yra mažesnė už slenkstinę vertę, triakas liks uždarytas ir srovė neteka per apkrovą.

Nesunku atspėti, kad mūsų prietaisas reguliuoja apkrovos sunaudojamą energiją ir taip keičiasi lempos ryškumas arba kaitinimo elemento temperatūra.

Savo įrenginyje galite pritaikyti šiuos elementus. „Triac KU208“ su raide B arba G. Taip pat tinka diodų blokas KTs405 arba KTs407 su bet kokia raidžių rodykle, keturi puslaidininkinis diodas serija D226, D237. Nuolatinis rezistorius - MLT-0,25, kintamas - SPO-2 arba bet kuri kita ne mažesnė kaip 1 W galia. ХР1 - standartinis tinklo kištukas, XS1 - lizdas. T1 transformatorius skirtas 12-25 V antrinės apvijos įtampai.

Jei nėra tinkamo transformatoriaus, pasigaminkite jį patys. Šerdis pagaminta iš Ш16 plokščių, rinkinio storis yra 20 mm, I apvijoje yra 3300 posūkių PEL-1 0,1 vielos, o II apvijoje yra 300 posūkių PEL-1 0,3.

Perjungimo jungiklis - bet kuris tinklo saugiklis turi būti suprojektuotas maksimaliai apkrovos srovei.

Reguliatorius yra surinktas plastikiniame dėkle. Viršutiniame skydelyje sumontuotas perjungimo jungiklis, kintamas rezistorius, saugiklio laikiklis ir lizdas. Korpuso apačioje yra įmontuotas transformatorius, diodų blokas ir triakas. Triakėje turi būti 1–2 mm storio ir mažiausiai 14 cm2 ploto šilumą išskiriantis radiatorius. Išgręžkite skylę maitinimo laidui vienoje iš važiuoklės šoninių sienelių.

Prietaiso nereikia sureguliuoti, o tinkamai sumontavęs ir prižiūrimas dalis jis pradeda veikti iškart, kai yra prijungtas prie tinklo.

NAUDOJAMASIS REGULIATORIUS, Pamirškite apie SAUGOS PRIEMONES. BŪTĄ ATIDARYTI galite tik atjungdami prietaisą iš tinklo!

V. Yantsevas.