Triace: de la simplu la complex

În 1963, o familie numeroasă de tristoriști a apărut o altă „rudă” - triac. Cum se deosebește de „frații” săi - trinistori (tiristori)? Nu uitați de proprietățile acestor dispozitive. Munca lor este adesea comparată cu acțiunea unei uși obișnuite: dispozitivul este blocat - nu există curent în circuit (ușa este închisă - nu există pasaj), dispozitivul este deschis - apare un curent electric în circuit (ușa deschisă - intră). Dar au un defect comun. Tiristorii trec curent doar în direcția înainte - în acest fel, o ușă obișnuită se deschide cu ușurință „de la sine”, dar oricât de mult o trageți spre tine - în direcția opusă, toate eforturile vor fi inutile.

Prin creșterea numărului de straturi semiconductoare ale tiristorului de la patru la cinci și dotarea acestuia cu un electrod de control, oamenii de știință au descoperit că un dispozitiv cu o astfel de structură (denumit ulterior triac) este capabil să treacă curent electric atât în ​​direcția înainte, cât și în sens invers.

Priviți figura 1, care prezintă structura straturilor semiconductoare ale triacului. În exterior, seamănă cu structura tranzistorului p-n-r tip, dar diferă prin faptul că au trei zone suplimentare nconductivitatea. Și iată ce este interesant: se dovedește că două dintre ele, situate la catod și anod, îndeplinesc funcțiile unui singur strat semiconductor - al patrulea. A cincea formează o zonă cu n-conductivitatea situată în apropierea electrodului de control.

Este clar că funcționarea unui astfel de dispozitiv se bazează pe procese fizice mai complexe decât alte tipuri de tiristoare. Pentru a înțelege mai bine principiul operației triac, vom folosi analogul tiristorului. De ce exact tiristorul? Cert este că separarea celui de-al patrulea strat semiconductor al triacului nu este întâmplătoare. Datorită acestei structuri, în direcția înainte a curentului care circulă prin dispozitiv, anodul și catodul își îndeplinesc funcțiile principale, iar dacă sunt inversate, par să schimbe locuri - anodul devine catod, iar catodul, dimpotrivă, devine un anod, adică un triac poate fi considerat ca două contra-paralele. tiristorul a fost pornit (Fig. 2).

Triac analog analog Trinistor

Imaginați-vă că un semnal de declanșare este aplicat electrodului de control. Când tensiunea la anodul dispozitivului este polaritate pozitivă și negativă la catod, un curent electric va curge prin trinistorul stâng. Dacă polaritatea tensiunii peste electrozii de putere este inversată, trinistorul drept se va activa. Al cincilea strat de semiconductor, precum un controlor de trafic care controlează mișcarea mașinilor la o intersecție, trimite un semnal de declanșare, în funcție de faza curentului, unuia dintre trinistori. În absența unui semnal de declanșare, triac este închis.

În general, acțiunea sa poate fi comparată, de exemplu, cu o ușă rotativă la o stație de metrou - în ce direcție o împingeți, cu siguranță se va deschide. Într-adevăr, aplicăm tensiunea de deblocare la electrodul de control al triacului - „îl împingem”, iar electronii, ca și pasagerii grăbiți să urce la bord sau la ieșire, vor curge prin dispozitiv în direcția dictată de polaritatea anodului și a catodului.

Această concluzie este confirmată de caracteristica de tensiune curentă a dispozitivului (Fig. 3). Este format din două curbe identice rotite cu 180 ° unele față de altele. Forma lor corespunde tensiunii caracteristice curentului dinistorului, iar regiunile stării neconductoare, precum cea a trinistorului, pot fi depășite cu ușurință dacă se aplică o tensiune de declanșare la electrodul (secțiunile schimbătoare ale curbelor sunt afișate prin linii în linie).

Datorită simetriei caracteristicii de tensiune curentă, noul dispozitiv semiconductor a fost numit tiristor simetric (pe scurt - un triac). Se numește uneori triac (termen care vine din engleză).

Triac a moștenit de la predecesorul său, tiristorul, toate cele mai bune proprietăți ale sale. Dar cel mai important avantaj al noutății este faptul că două dispozitive semiconductoare sunt localizate imediat în cazul său. Judecă pentru tine. Pentru a controla circuitul continuu, este necesar un tiristor, pentru circuitul de curent alternativ al dispozitivelor trebuie să existe două (pornite în paralel). Și dacă luăm în considerare faptul că fiecare dintre ele are nevoie de o sursă separată de tensiune de deblocare, care ar trebui să pornească și dispozitivul exact în momentul schimbării fazei curentului, devine clar cât de dificilă va fi o astfel de unitate de control. Pentru triac, tipul de curent nu contează. Doar un astfel de dispozitiv cu sursă de tensiune de deblocare este suficient și un dispozitiv de control universal este gata. Poate fi utilizat într-un circuit de alimentare cu curent continuu sau cu curent alternativ.

Relația strânsă dintre tiristor și triac a dus la faptul că aceste dispozitive aveau multe în comun. Deci proprietățile electrice ale triacului sunt caracterizate de aceiași parametri ca tiristorul. De asemenea, acestea sunt marcate în același mod - de literele KU, un număr de trei cifre și indexul de litere la sfârșitul desemnării. Uneori triacii sunt desemnați oarecum diferit - prin literele TC, ceea ce înseamnă „tiristorul este simetric”.

Denumirea grafică convențională a triacelor pe diagramele circuitului este prezentată în figura 4.

Pentru o cunoștință practică cu triacele, vom alege dispozitive din seria KU208 - tiristori simetrici triodici de tip p-p-p-p. Tipurile de dispozitive sunt indicate prin indicatorii de litere din denumirea lor - A, B, C sau G. Tensiunea constantă pe care o poate suporta triacul cu indicele A când este închis este de 100 V, B - 200 V, V - 300 V și G - 400 V. Parametrii rămași ai acestor dispozitive sunt identici: curentul maxim maxim în stare deschisă este de 5 A, curentul de impuls este de 10 A, curentul de scurgere în stare închisă este de 5 mA, tensiunea dintre catod și anod în stare de conducere este -2 V, valoarea tensiunii de deblocare la electrodul de control 5 V la 160 mA, disipat de carcasă Instrumentul 10 W la alimentarea cu energie, frecvența maximă de funcționare - 400 Hz.

Și acum să apelăm la dispozitive de iluminat electric. Nu este nimic mai ușor să gestionezi munca oricăruia dintre ei. Am apăsat, de exemplu, tasta de comutare - iar în cameră s-a aprins un candelabru, am apăsat din nou - a ieșit. Uneori, însă, acest avantaj se transformă în mod neașteptat într-un dezavantaj, mai ales dacă doriți să vă faceți camera confortabilă, să creați un sentiment de confort și pentru aceasta este atât de important să alegeți iluminarea potrivită. Acum, dacă strălucirea lămpilor s-a schimbat fără probleme ...

Se dovedește că nu este nimic imposibil. Este necesar doar în locul unui comutator convențional să conectați un dispozitiv electronic care controlează luminozitatea lămpii. Funcțiile controlerului, „comandantul” lămpilor, într-un astfel de dispozitiv îndeplinește un triac semiconductor.

Puteți construi un dispozitiv de control simplu, care vă va ajuta să controlați luminozitatea strălucirii unei lămpi de masă sau a unui candelabru, puteți schimba temperatura unei plăci fierbinți sau a unui vârf al unei fierăți de lipit folosind circuitul prezentat în figura 5.

Fig. 5. Schema schematică a regulatorului

Transformatorul T1 convertește tensiunea de rețea de la 220 V la 12 - 25 V. Este redresat de blocul diodei VD1-VD4 și alimentat la electrodul de control al triac VS1. Rezistența R1 limitează curentul electrodului de comandă, iar magnitudinea tensiunii de control este controlată de o rezistență variabilă R2.

Fig. 6. Diagrame de tensiune a tensiunii: a - în rețea; b - pe electrodul de control al triacului, c - pe sarcină.

Pentru a înțelege mai ușor funcționarea dispozitivului, construim trei diagrame temporale ale tensiunilor: rețea, la electrodul de control al triacului și la sarcină (Fig. 6). După conectarea dispozitivului la rețea, la intrarea sa este furnizată o tensiune alternativă de 220 V (Fig. 6a). În același timp, o tensiune sinusoidală negativă este aplicată electrodului de control al triacului VS1 (Fig. 66). În momentul în care valoarea sa depășește tensiunea de comutare, dispozitivul se va deschide și curentul de curent va curge prin sarcină.După ce valoarea tensiunii de control devine mai mică decât pragul, triacul rămâne deschis din cauza faptului că curentul de sarcină depășește curentul de reținere al dispozitivului. În momentul în care tensiunea de la intrarea regulatorului își schimbă polaritatea, triacul se închide. Procesul este apoi repetat. Astfel, tensiunea la sarcină va avea o formă de ferăstrău (Fig. 6c)

Cu cât este mai mare amplitudinea tensiunii de control, cu atât mai devreme se va porni triac și, prin urmare, cu atât pulsul de curent va fi mai lung. În schimb, cu cât amplitudinea semnalului de control este mai mică, cu atât durata acestui impuls este mai mică. În poziția extremă stânga a rezistenței variabile R2 conform diagramei, sarcina va absorbi „porțiunile” complete de putere. Dacă regulatorul R2 este rotit în direcția opusă, amplitudinea semnalului de control este mai mică decât valoarea pragului, triac va rămâne în stare închisă și curentul nu va curge prin sarcină.

Este ușor de ghicit că dispozitivul nostru reglează energia consumată de sarcină, modificându-se astfel luminozitatea lămpii sau temperatura elementului de încălzire.

Puteți aplica următoarele elemente pe dispozitiv. Triac KU208 cu literele B sau G. Blocul de diode KTs405 sau KTs407 cu orice index de litere, patru sunt de asemenea adecvate dioda semiconductoare seria D226, D237. Rezistență permanentă - MLT-0.25, variabilă - SPO-2 sau orice altă putere nu mai mică de 1 W. ХР1 - mufa de rețea standard, XS1 - priză. Transformatorul T1 este proiectat pentru o tensiune de înfășurare secundară de 12-25 V.

Dacă nu există un transformator adecvat, creează-l singur. Nucleul este format din plăci Ш16, grosimea setată este de 20 mm, înfășurarea I conține 3300 rotații de sârmă PEL-1 0,1, iar înfășurarea II conține 300 de rotații de PEL-1 0,3.

Comutatorul de comutare - orice siguranță de rețea trebuie să fie proiectat pentru curentul maxim de încărcare.

Regulatorul este montat într-o carcasă din plastic. Pe panoul superior sunt montate un comutator de comutare, un rezistor variabil, un suport pentru siguranțe și o priză. În partea de jos a carcasei sunt instalate un transformator, un bloc de diode și un triac. Triac trebuie să fie echipat cu un radiator de disipare a căldurii cu o grosime de 1 - 2 mm și o suprafață de cel puțin 14 cm2. Forați o gaură pentru cablul de alimentare într-unul dintre pereții laterali ai șasiuului.

Dispozitivul nu este necesar să fie reglat și, cu o instalare corectă și piese de service, începe să funcționeze imediat după conectarea la rețea.

FOLOSIREA REGULATORULUI, NU UITA DE PRECAUTII DE SIGURANTA PUTEȚI DESCHISA ACUM Locuința DISCONECTAND APARATUL DE LA REȚEA!

V. Yantsev.