Triacs: Dari Sederhana hingga Kompleks

Pada tahun 1963, sebuah keluarga besar Trinistors muncul lagi "saudara" - triac. Bagaimanakah dia berbeza daripada "saudara "nya - trinistors (thyristors)? Ingat sifat peranti ini. Kerja mereka sering dibandingkan dengan tindakan pintu biasa: peranti dikunci - tidak ada semasa di litar (pintu ditutup - tidak ada laluan), peranti terbuka - arus elektrik muncul di litar (pintu dibuka - masuk). Tetapi mereka mempunyai kelemahan biasa. Thyristors lulus semasa hanya ke arah hadapan - dengan cara ini pintu biasa dengan mudah membuka "dari dirinya sendiri", tetapi tidak kira berapa banyak anda menariknya ke arah anda - dalam arah yang bertentangan, segala usaha akan sia-sia.

Dengan meningkatkan bilangan lapisan semikonduktor thyristor dari empat hingga lima dan melengkapkannya dengan elektrod kawalan, para saintis mendapati bahawa peranti dengan struktur sedemikian (kemudian disebut triac) mampu lulus arus elektrik di kedua-dua arah ke hadapan dan belakang.

Lihat angka 1, yang menggambarkan struktur lapisan semikonduktor triac itu. Secara luar, mereka menyerupai struktur transistor p-n-r jenis, tetapi berbeza di mana mereka mempunyai tiga kawasan tambahan dengan nkekonduksian. Dan inilah yang menarik: ternyata bahawa dua daripadanya, terletak di katod dan anod, melaksanakan fungsi hanya satu lapisan semikonduktor - yang keempat. Kelima membentuk kawasan dengan n-konduktivitas terletak berhampiran elektrod kawalan.

Adalah jelas bahawa operasi peranti sedemikian didasarkan pada proses fizikal yang lebih kompleks daripada jenis thyristors yang lain. Untuk lebih memahami prinsip operasi triac, kita akan menggunakan analog thyristornya. Mengapa sebenarnya thyristor? Faktanya ialah pemisahan lapisan semikonduktor keempat triac itu tidak sengaja. Oleh kerana struktur ini, dalam arah hadapan arus yang mengalir melalui peranti, anod dan katod menjalankan fungsi utama mereka, dan jika mereka dibalikkan, mereka seolah-olah menukar tempat - anod menjadi katod, dan katod, sebaliknya, menjadi anod, iaitu, triac boleh dianggap sebagai dua kaunter selari thyristor dihidupkan (Rajah 2).

Triistor analog triistor

Bayangkan bahawa isyarat pencetus digunakan untuk elektrod kawalan. Apabila voltan di anod peranti adalah polariti positif dan negatif di katod, arus elektrik akan mengalir melalui trinistor kiri. Jika polaritas voltan merentasi elektrod kuasa dibalikkan, trinistor yang betul akan dihidupkan. Lapisan semikonduktor kelima, seperti pengawal trafik mengawal pergerakan kereta di persimpangan, menghantar isyarat pencetus, bergantung kepada fasa arus, ke salah satu trinistors. Dalam ketiadaan isyarat pencetus, triac ditutup.

Secara keseluruhannya, tindakannya dapat dibandingkan, contohnya, dengan pintu berputar di stesen metro - di mana arah anda mendorongnya, ia pasti akan dibuka. Sesungguhnya, kami menggunakan voltan kunci kepada elektrod kawalan triac - "tolak "nya, dan elektron, seperti penumpang yang tergesa-gesa ke papan atau keluar, akan mengalir melalui peranti ke arah yang ditentukan oleh polariti anod dan katod.

Kesimpulan ini disahkan oleh ciri voltan semasa peranti ini (Rajah 3). Ia terdiri daripada dua lengkung serupa yang diputar 180 ° berbanding satu sama lain. Bentuknya sepadan dengan ciri voltan arus dynistor, dan kawasan-kawasan keadaan tidak beroperasi, seperti trinistor, boleh diatasi dengan mudah jika voltan pencetus digunakan pada elektrod kawalan (mengubah bahagian lengkung ditunjukkan oleh garis putus-putus).

Oleh kerana simetri ciri-ciri voltan semasa, peranti semikonduktor baru dipanggil thyristor simetri (pendek - triac). Ia kadang-kadang dipanggil triac (istilah yang berasal dari bahasa Inggeris).

Triac telah diwarisi dari pendahulunya, thyristor, semua sifat terbaiknya. Tetapi kelebihan yang paling penting dari kebaruannya adalah bahawa dua alat semikonduktor terletak di dalam kesnya. Hakim untuk diri sendiri. Untuk mengawal litar DC, satu thyristor diperlukan, untuk litar semasa berganti peranti mesti ada dua (dihidupkan selari). Dan jika kita mengambil kira bahawa setiap daripada mereka memerlukan sumber berasingan voltan yang membuka kunci, yang, lebih-lebih lagi, mesti menghidupkan peranti tepat pada masanya mengubah fasa semasa, menjadi jelas bagaimana sukarnya unit kawalan itu. Bagi triac, jenis semasa tidak penting. Hanya satu peranti sedemikian dengan sumber voltan membuka kunci sudah cukup, dan alat kawalan sejagat sudah siap. Ia boleh digunakan dalam litar kuasa DC atau AC.

Hubungan dekat antara thyristor dan triac membawa kepada hakikat bahawa peranti ini mempunyai banyak persamaan. Jadi sifat elektrik triac dicirikan oleh parameter yang sama seperti thyristor. Mereka juga ditandakan dengan cara yang sama - dengan huruf KU, nombor tiga digit dan indeks huruf pada akhir penamaan. Kadang-kadang triacs ditetapkan agak berbeza - dengan huruf TC, yang bermaksud "thyristor adalah simetri."

Penandaan grafik konvensional triacs pada rajah litar ditunjukkan dalam Rajah 4.

Untuk kenalan yang praktikal dengan triac, kami akan memilih peranti siri KU208 - triistor simetrik simetri jenis p-p-p-p. Jenis peranti ditunjukkan oleh indeks huruf dalam penetapannya - A, B, C atau G. Voltan malar bahawa triac dengan indeks A boleh bertahan apabila ditutup adalah 100 V, B - 200 V, V - 300 V dan G - 400 V. Parameter baki peranti ini adalah serupa: arus terus maksimum dalam keadaan terbuka adalah 5 A, arus nadi adalah 10 A, arus bocor dalam keadaan tertutup adalah 5 mA, voltan di antara katod dan anod dalam keadaan sedang -2V, nilai voltan yang membuka kunci pada elektrod kawalan 5 V pada 160 mA, disesarkan oleh perumahan instrumen kuasa- 10 W, kekerapan operasi maksimum - 400 Hz.

Dan kini mari kita beralih kepada peranti lampu elektrik. Tiada apa-apa yang mudah untuk menguruskan kerja mana-mana daripada mereka. Saya menekan, contohnya, suis suis - dan di dalam bilik candelier menyala, ditekan sekali lagi - keluar. Kadang-kadang, kelebihan ini tidak disangka-sangka bertukar menjadi kelemahan, terutama jika anda ingin menjadikan bilik anda selesa, membuat rasa nyaman, dan untuk ini sangat penting untuk memilih pencahayaan yang tepat. Kini, jika cahaya lampu berubah lancar ...

Ternyata tidak ada yang mustahil. Ia hanya perlu dan bukan suis konvensional untuk menyambungkan peranti elektronik yang mengawal kecerahan lampu. Fungsi pengawal, "komander" lampu, dalam peranti sedemikian melakukan triac semikonduktor.

Anda boleh membina alat kawalan mudah yang akan membantu anda mengawal kecerahan lampu meja atau kandil, menukar suhu plat panas atau hujung besi pematerian menggunakan litar yang ditunjukkan dalam Rajah 5.

Rajah. 5. Gambar rajah skematik pengawal selia

Transformer T1 menukarkan voltan utama 220 V ke 12-225 V. Ia diperbetulkan oleh blok diode VD1-VD4 dan diberi makan kepada elektrod kawalan trias VS1. Perintang R1 mengehadkan arus elektrod kawalan, dan magnitud voltan kawalan dikawal oleh perintang variabel R2.

Rajah. 6. Rajah rajah voltan: a - dalam rangkaian; b - pada elektrod kawalan triac, c - pada beban.

Untuk memudahkan untuk memahami operasi peranti, kami membina tiga rajah gambarajah voltan: utama, pada elektrod kawalan triac dan pada beban (Rajah 6). Selepas peranti disambungkan ke rangkaian, voltan berselang 220 V dibekalkan ke inputnya (Rajah 6a). Pada masa yang sama, voltan sinusoidal negatif digunakan untuk elektrod kawalan trias VS1 (Rajah 66). Pada masa ini apabila nilainya melebihi voltan beralih, peranti akan terbuka dan arus utama akan mengalir melalui beban.Selepas nilai voltan kawalan menjadi lebih rendah daripada ambang, triac tetap terbuka kerana hakikat bahawa arus beban melebihi arus pegangan peranti. Pada masa ini apabila voltan pada input pengawal perubahan polaritasnya, triac ditutup. Proses itu kemudian diulang. Oleh itu, voltan pada beban akan mempunyai bentuk gergaji jarum (Rajah 6c)

Semakin besar amplitud voltan kawalan, lebih awal triac akan dihidupkan, dan oleh itu, semakin lama nadi semasa akan berada di beban. Sebaliknya, semakin kecil amplitud isyarat kawalan, lebih pendek tempoh nadi ini. Di kedudukan kiri luar perintang pembolehubah enjin R2 mengikut rajah, beban akan menyerap "bahagian" penuh kuasa. Jika pengawal selia R2 bertukar arah yang bertentangan, amplitud isyarat kawalan lebih rendah daripada nilai ambang, triac akan kekal dalam keadaan tertutup dan arus tidak akan mengalir melalui beban.

Sangat mudah untuk meneka bahawa peranti kami mengawal kuasa yang digunakan oleh beban, dengan itu berubah kecerahan lampu atau suhu elemen pemanasan.

Anda boleh memohon elemen berikut ke peranti anda. Triac KU208 dengan huruf B atau G. Diode blok KTs405 atau KTs407 dengan mana-mana indeks huruf, empat juga sesuai diod semikonduktor siri D226, D237. Perintang kekal - MLT-0.25, berubah-ubah - SPO-2 atau mana-mana kuasa lain tidak kurang daripada 1 W. ХР1 - palam rangkaian standard, XS1 - soket. Pengubah T1 direka untuk voltan penggulungan sekunder 12-25 V.

Sekiranya tiada pengubah yang sesuai, buat sendiri. Inti dibuat dari plat Sh16, ketebalan set 20 mm, penggulungan saya mengandungi 3300 lilitan kabel PEL-1 0.1, dan penggulungan II mengandungi 300 lilitan PEL-1 0.3.

Tukar suis - sebarang fius rangkaian, mesti direka untuk arus beban maksimum.

Pengawal selia dipasang dalam kes plastik. Suis toggle, perintang yang berubah-ubah, pemegang fius dan soket dipasang pada panel atas. Pengubah, blok diod dan triac dipasang di bahagian bawah kes. Triac ini mesti dilengkapi dengan radiator yang menghilangkan panas dengan ketebalan 1 - 2 mm dan kawasan sekurang-kurangnya 14 cm2. Gerakkan lubang untuk kord kuasa di salah satu dinding sisi casis.

Peranti tidak perlu dilaraskan, dan dengan pemasangan dan bahagian-bahagian yang boleh digunakan, ia mula berfungsi sebaik sahaja ia disambungkan ke rangkaian.

MENGGUNAKAN PERATURAN, JANGAN LALUAN TENTANG KESELAMATAN KESELAMATAN. ANDA BOLEH MEMBUKA PERUMAHAN SAHAJA DENGAN MENERIMA APLIAN DARIPADA RANGKAIAN!

V. Yantsev.