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.

Comments

[#1]

Satu perkara yang baik ialah triac, ia tidak menyala seperti relay apabila mengawal beban, saiznya lebih kecil, perkara utama adalah memilih radiator yang sesuai untuk menyejuk 0.5 ... 1 V jatuh pada peralihan. Anda boleh mengawal voltan seperti contohnya, serta terbuka dengan denyut nadi dan juga dekat dengan denyut nadi yang berbeza.

Tetapi ada juga keburukan, bagi polariti yang berlainan bagi voltan yang digunakan dan kawalan, titik pembukaan gelombang separuh positif dan negatif sedikit beralih, apabila bekerja pada pengubah terdapat komponen tetap magnetisasi yang disebabkan oleh ini. Dalam peranti yang dibuat, pengubah menggunakan melahu beberapa kali lebih banyak daripada beban bawah. Kami berjuang untuk masa yang lama memikirkan mengapa, tetapi masih menemui sebabnya.

[#2]

Kepada pengarang artikel - Triac dari sederhana hingga kompleks.

Tidak juga mana diod mahupun mana-mana triac menjalankan dalam arah yang bertentangan!
Operasi diod semikonduktor adalah berdasarkan pada ini.

[#3 andy78]

Fomich, adakah anda serius atau jenaka?

Mana-mana triac boleh diwakili oleh dua thyristors yang dihubungkan dalam kaunter selari dan ia melewati semasa dalam kedua-dua arah, iaitu. triac menjalankan arus kedua-dua dari anoda ke katod dan dari katod ke anod. Ini adalah harta yang paling penting, dan ini, sebenarnya, triac berbeza dari thyristor (thyristors dalam keadaan terbuka keadaan semasa dalam satu arah sahaja).

[#4]

Tidak, saya tidak bergurau.
Saya ingin menarik perhatian fakta sedemikian. Dari petikan anda ...

(Mana-mana triac boleh diwakili oleh dua thyristors yang terhubung dalam kaunter selari dan ia lulus semasa dalam kedua-dua arah, iaitu triac menjalankan semasa kedua-dua dari anoda ke katoda dan dari katoda ke anod)

Kemudian di manakah anod triac dan di manakah katod?
Hanya apabila thyristor pertama dibuka, 2nd_th ditutup, apabila thyristor ke-2 terbuka
1st_ ditutup.
Dan untuk menulis bahawa triac menjalankan dalam arah yang bertentangan ...
Mungkin diperlukan untuk menulis - menjalankan arus di kedua-dua arah ...

[#5 andy78]

Saya lihat. Ini hanyalah satu kekaburan istilah. Saya bersetuju bahawa triac dan anod secara fizikal tidak hadir dari triac, tetapi mereka secara konsisten, secara terminologi-konseptual.

Di sini, sebagai contoh, adalah sebut harga dari Wikipedia: "Tidak seperti trinistor yang mempunyai katod dan anod, adalah tidak tepat untuk memanggil terminal utama (kuasa) triac sebagai katod atau anod, kerana oleh struktur triac kedua-duanya secara serentak. daripada elektrod, terminal utama triac adalah berbeza, dan terdapat analogi dengan katod dan anod trinistor. Salah satu terminal triac dipanggil katoda bersyarat, yang lain - anod bersyarat ... "

Mengenai "triac menjalankan arus dalam kedua-dua arah" saya bersetuju, kerana Ungkapan "triac menjalankan arus dalam arah yang bertentangan" tidak sepenuhnya betul.

[#6]

Maka triac pada litar ini boleh dengan mudah diganti oleh dua thyristor yang terhubung dalam sejajar dengan denominasi yang sama? Dan adakah mungkin untuk melakukan ini dalam setiap kes dengan triac?

[#7 andy78]

Secara teorinya mungkin. Satu triac boleh menggantikan dua thyristors berlawanan, dan sebaliknya dua thyristors yang dihubungkan dengan betul boleh menggantikan triac. Secara praktikal, anda perlu menggunakan litar kawalan yang berbeza, kerana setiap tiristra mempunyai elektrod kawalan sendiri. Di sini anda boleh lihat litar kawalan thyristor.

[#8]

Artikel yang sangat baik, semuanya dinyatakan sangat jelas dan mudah.

[#9]

Sila jawab mel, soalan semacam itu. Jika bukan menggunakan thyristors triac, adakah anod dan katod yang disambung mengikut skema? Tetapi sebaliknya, tidak ada yang buruk akan datang daripadanya? Dan bagaimana untuk menentukan apa sebenarnya, dan tidak sebaliknya?

[#10]

Artikel yang hebat.

Untuk masa yang lama saya sedang mencari jalan untuk membuat relay semikonduktor (senyap), saya tidak faham bagaimana untuk membuat kawalan. Semuanya sangat mudah. Terima kasih kepada pengarang.

Bekalan kuasa ke meter, selepas meter hanya pengubah yang membekalkan triac tersebut. Pengawal memintas palam, triak ditutup dan segala-galanya tidak bertenaga.

Saya akan pergi untuk mengumpul litar :)

[#11]

Artikel ini benar-benar baik, tetapi saya tidak begitu melek huruf. Anda menulis bahawa pada masa yang sama voltan sinusoidal negatif digunakan untuk elektrod kawalan triS VS1. Tetapi bagaimana ia boleh menjadi sinusoidal jika gelombang potong digunakan untuk elektrod kawalan, iaitu arus terus. Dan satu lagi perkara yang saya bertanya kepada anda untuk mencerahkan saya - anda menulis - dan voltan yang berubah-ubah R2 dikawal oleh perintang variabel R2. Tetapi menurut skema, aliran itu telah melalui perintang R1 dan ia menghadkan arus, dan ia seolah-olah saya voltan. Maka mengapa kita memerlukan R1 jika ada potensiometer? Terima kasih terlebih dahulu untuk balasan anda.

[#12]

Dihimpunkan litar.Set simistor tc112, ia tidak perlu mengecualikan jambatan diode, kerana polariti separuh gelombang pada elektrod kawalan (UE) sepadan dengan polariti rangkaian. Peranti bekerja pada separuh, lampu itu bersinar dari kecerahan separuh hingga maksimum. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa simistor membuka separuh gelombang setengah di UE apabila ia meningkat Dan ia ditutup apabila gelombang separuh melewati sifar.

[#13]

Menurut skema: pengubah menurun kepada 12 - 25 V dan menghasilkan voltan berselang dengan frekuensi 50 Hz. Selanjutnya: penerus output tidak memberikan pemalar, tetapi voltan PULSING SINUSOIDAL dengan kekerapan 100 Hz. Apa yang sedang berlaku: isyarat pada elektrod kawalan dari bentuk sinusoidal SYMISTOR dengan kekerapan 100 Hz memastikan peranti terbuka. Dan jika bukan triac meletakkan 2 thyristors counter-selari, maka mereka akan membuka dan menutup ALTERNATIVELY dengan kekerapan 50 Hz, kerana di bahagian kuasa litar arus bergantian tepat frekuensi ini. Sekarang tambah perintang yang berubah-ubah ke perintang yang mengehadkan semasa, dan mula bermain dengannya. PILIHAN denyut kawalan berubah, dan, sebagai akibatnya, saat pembukaan thyristors (atau triac). Kuasa beban sedang diselaraskan. Tetapi pada akaun hakikat bahawa beban berfungsi dari separuh hingga maksimum kuasa undiannya: thyristors dan triacs mempunyai sudut buka kunci maksimum yang dipanggil (minimum dan maksimum). Oleh itu, anda perlu PILIH dan mencari COMPROMISE untuk kuasa min / maks. Saya harap ia boleh difahami?

[#14]

Satu artikel menarik, saya sangat menyukainya. Saya tidak faham, litar penggulungan sekunder pengubah ditutup melalui potensiometer dan isyarat kawalan dikeluarkan dari itu, tetapi mengapa paip dari litar ini ke voltan utama?

[#15 kokon]

attilla,
Sekiranya tidak ada sambungan ini, maka arus tidak akan mengalir melalui terminal kawalan, kerana litar mesti ditutup, arus tidak mengalir di litar terbuka, Transformer memotong litar sekunder dari utama, jika anda mengeluarkan sambungan itu, semasa dalam litar sekunder hanya akan mengalir melalui potensiometer, tidak akan ada arus di terminal kawalan, berbanding dengan terminal lain (kecuali arus kebocorannya sendiri). Sekiranya kita melukis analogi dengan pintu, ia adalah cara bagaimana untuk membuka pintu dengan pemegang, sambil menggantung di pintu itu sendiri, ia tidak akan dibuka, kerana tidak ada sebab untuk menolaknya, apabila kita berdiri di atas lantai, kita membuka pintu, berbanding dengan lantai.

[#16]

dan saya mempunyai soalan ini: Kami mempunyai geganti keadaan pepejal. Direka untuk mengawal arus berselang (di dalam triac), membekalkan arus langsung ke input. Adakah kawalan aliran relay sedemikian terus? Terima kasih semua atas balasan anda.

[#17 Alexander]

Saya cuba untuk memikirkan kerja triac tersebut. Terima kasih kerana artikel itu.
Pernyataan pelan sedemikian. Ramai penulis di laman web, ketika menjelaskan operasi triac itu, memberikan litar setara dua thyristor dengan elektrod kawalan yang tersambung. Tetapi seperti yang saya faham, skim itu tidak berfungsi. Sejak membuka thyrator, anda perlu memohon isyarat relatif kepada katod. Untuk satu thyristor, ini tidak benar untuk yang lain.
Oleh itu, skim tersebut hanya mengelirukan.
Untuk memulakan litar dua thyristors, seseorang perlu mempunyai patah kawalan elektrod dan dua sumber kuasa.
Atau saya salah ???

[#18 Deha]

Diod biasanya boleh digantikan dengan bateri.