Принцип работы симистора: Устройство, принцип работы симистора и сферы применения

Устройство, принцип работы симистора и сферы применения

Симистор — это полупроводниковый механизм. Он представляет собой трехполюсное приспособление на базе полупроводников. Такое устройство содержит 3 вывода: вывод Т1 и Т2 считаются силовыми электродами и делятся по полярности подсоединения на анод и катод; вывод G считается управляющим электродом либо затвором, даёт возможность реализовывать управление симистором.

• Конструкция и принцип работы
• Виды
• Плюсы и минусы
• Развитие технологий
• Сфера использования
• Ограничения при использовании
• Проверка симисторов

Конструкция и принцип работы

Структура симметричного тиристора складывается из пластинки, состоящей из поочередных слоёв с электропроводами p- и n- вида и из контактов электродов главного и управляющего действия.

Всего в структуре полупроводника находится 5 слоёв p- и n-вида. Область между пластами именуется p-n-переходом, который владеет нелинейной ВАХ с незначительным противодействием в противоположном направлении, где минус — это n-прослойка, а плюс — p-прослойка и высочайшее значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжениях в несколько тысяч вольт.

Во время введения механизма в прямолинейном направлении в работу входит правая половина структуры. Левосторонняя область структуры выключена, она считается для тока с обладанием весьма высоким противодействием.

Характеристики симметричного тиристора динамического и постоянного плана при его воздействии в прямом направлении, при поступлении позитивного управляющего сигнала отвечают аналогичным данным тиристора, работающего в непосредственном направлении.

Как работает симистор? Принцип работы устройства основан на прохождении электросигнала в двух направленностях. Это даёт возможность применять симисторы в качестве электрического реле в различных схемах, где необходимо корректировать нагрузку или проход тока по цепи. Одним из бесспорных превосходств симметричного тиристора считается и тот факт, что для предоставления проходного канала не требуется присутствие постоянного уровня напряжения в управляющем ключе. Нужно только наличие его не выше определённого уровня, в зависимости от использования.

Виды

Говоря о видах устройств, необходимо принять тот факт, что это симистор считается одним из типов тиристоров. Если существуют различия по работе, в таком случае и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Отличия заключаются в управляющем катоде и в разных принципах работы данных тиристоров.

Импортные устройства обширно представлены на российском рынке. Их главное отличие от российских симисторов заключается в том, что они не требуют заблаговременной настройки в самой схеме. Это даёт возможность экономить детали и место в печатной плате. Как правило, они начинают работать одновременно уже после введения в схему. Необходимо только точно выбрать нужный симистор по всем необходимым данным.

Плюсы и минусы

После того как мы сориентировались, что такое симистор, давайте исследуем плюсы и минусы этого управляющего устройства.

К плюсам причисляют:

1. В устройстве отсутствуют механические контакты.
2. Продолжительный период эксплуатации, при этом поломки почти не происходят.
3. Принцип работы устройств исключает искрение во время эксплуатации даже при наибольших мощностях проходящего тока.
4. Низкая стоимость.

Но, как и каждое приспособление, симметричные тиристоры не лишены минусов:

1. Существенное тепловыделение во время работы.
2. Восприимчивость к электромагнитным помехам и шумам.
3. Неумение работать при значительных частотах переменчивого тока.
4. Падение напряжения до 2-х вольт в устройстве, пребывающем в открытом состоянии. При этом этот коэффициент не зависит от силы проходящего тока. Этот фактор считается препятствием для использования симисторов в маломощных конструкциях.

В то же время симметричные тиристоры при наибольших токах нагреваются, что потребует использования приспособлений для остывания корпуса. В индустрии встречается охлаждение мощных устройств активным методом — при поддержке вентилятора.

Развитие технологий

Особенностью 4-квадрантных симметричных тиристоров считается их ложное включение, что может послужить причиной к выходу из строя. Это требует использования дополнительной предохранительной цепочки, содержащей разнообразные компоненты.

Относительно недавно были изобретены 3-х-квадрантные приборы, какие обладают нужными достоинствами:

1. За счёт снижения числа требуемых компонентов, плата сделалась ещё более малогабаритной.
2. Как следствие, понижение потерь усилия и снижение стоимости готового продукта.
3. При отсутствии демпфера и дросселя стало возможно применять симметричные тиристоры в цепях с высокой частотой.

А также упрощение схемы разрешило применять 3-х-квадрантный симистор в нагревательных устройствах: подобная система меньше нагревается и не реагирует на находящуюся вокруг температуру.

Сфера использования

Принцип работы и малогабаритные размеры симисторов дают возможность использовать их почти повсюду. В самом начале собственного возникновения механизмы применялись при конструировании сильных трансформаторов и заправочных приборов.

На сегодняшний день с формированием производства маленьких полупроводников тиристоры стали компактнее, что даёт возможность применять их в наиболее разных конструкциях и областях.

Симистор является настолько гибким и многоцелевым механизмом, что благодаря его свойству происходит переключение в проводящее положение запускаемым импульсом с позитивным либо негативным знаком, который не зависит от ключа, выражающего свойства моментальной полярности. По сущности наименования анод и катод для прибора не имеют актуальности.

Симистор используют в качестве твердотельного реле. Для него свойственно небольшое значение отправного тока, необходимого для перегрузки с большими токами. Функции ключа в этом устройстве может исполнять переключатель либо обладающее большой чувствительностью реле и другие контактные пары с током до 50 мА, при этом размер тока перегрузки может ограничиваться только признаками, на которые рассчитан симистор.

Не менее обширно применение симистора в качестве регулятора освещения и управления быстротой верчения электромотора. Схема построена на применении запускающих компонентов, какие формируются RC-фазовращателем, а потенциометр регулирует освещённость, и резистор предназначается для ограничения тока перегрузки. Развитие импульсов производится с поддержкой динистора. Уже после пробоев в динисторе, который происходит в результате разницы потенциалов на конденсаторе, импульс разрядов конденсатора, возникающий моментально, включает симистор.

В индустрии мощные приборы применяются для управления станками, насосами и иным электрооборудованием, в каком месте необходимо плавное изменение протекающего тока. В быту использование симисторов ещё более широко:

1. Это почти весь инструмент: от ручной дрели и шуруповерта вплоть до зарядного устройства для автоаккумуляторов.
2. Многочисленные домашние электроприборы: пылесосы, вентиляторы, фены и так далее.
3. В домашних компрессорных конструкциях — кондиционерах и холодильниках.
4. Электронагревательные приборы: камины, духовки, СВЧ печи.

Повсеместное использование приборов стало толчком для исследования диммеров — популярного на сегодняшний день устройства для мягкой регулировки освещения. Принцип работы автоматического диммера основан на применении симистора.

Ограничения при использовании

Симистор прикладывает несколько ограничений при применении, в частности, при индуктивной перегрузке. Ограничения затрагивают скорости перемены напряжения (dV/dt) между анодами симистора и быстроты изменения рабочего тока di/dt.

Действительно, в период перехода симистора с замкнутого положения в проводящее состояние внешней цепью может быть обусловлен значительный ток. В таком случае период моментального падения усилия в выводе симистора не происходит. Таким образом, одновременно будут присутствовать напряжённость и ток, развивающие моментальную мощность, что может достичь существенных величин.

Энергия, растерянная в малом пространстве, активизирует внезапное увеличение температуры р-п переходов. В случае если критическая температура будет завышена, произойдёт разрушение симистора, вызванное излишней скоростью нарастания тока di/dt.

Кроме того, ограничения распространяются на изменения усилия 2-ух категорий: в dV/dt применительно к замкнутому симистору и в открытом симисторе (последнее, кроме того, именуется быстротой переключения).

Чрезмерная быстрота нарастания усилия, вложенного между заключениями А1 и А2 зарытого симистора, может спровоцировать его открытие при нехватке сигнала в управляющем электроде. Это проявление вызывается внутренней ёмкостью симистора. Электроток заряда этой ёмкости может быть необходимым для отпирания симистора.

Однако не это считается главной предпосылкой несвоевременного раскрытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как принцип, очень незначительна, и очень быстрое изменение усилия в выводах симистора в период его запирания может сразу же спровоцировать за собою новое включение. Подобным образом, симистор опять отпирается, в то время как должен закрыться.

Проверка симисторов

Любой, даже наиболее надёжный прибор может выйти из строя. Не исключение и симистор. По этой причине немаловажно понимать, как можно проконтролировать его на работоспособность, для того чтобы осуществить его замену. Для этого можно применять 2 способа.

Первый способ состоит в применении 2-ух аналоговых омметров. Следующие измерения выполняют следующим способом:

1. Щупы 1 омметра подсоединяют к катоду и аноду симистора. Будет комфортнее, если щупы закрепить зажимами, для того чтобы они не прыгали. В случае если ввести устройство, сопротивление станет весьма обширно: указатель будет «лежать»;
2. Щупы 2 омметра подсоединяют следующим способом: единственный щуп закрепляется на аноде, а другим щупом дотрагиваются до управляющего электрода.

Если соразмерный тиристор исправен, то произойдёт его раскрывание, а противодействие в первом омметре опустится до нескольких ом.

Симистор принцип работы

Симистор —  один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходови  принципом работы. Симистор наиболее часто используется в полупроводниковых устройствах для коммутации и управления мощностью систем переменного тока.

Схема переключения симистора

Приведенная выше схема показывает простую схему переключения симистора с триггером постоянного тока. При разомкнутом переключателе SW1 ток не поступает в затвор симистора, и поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на триак от батареи V G через резистор R, и триак приводится в полную проводимость, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на триак всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, триак постоянно находится в режимах g + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT 2 .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребовался бы дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить триак в проводимость. Но мы также можем активировать триак, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора. Рассмотрим схему ниже.

Схема показывает триак, используемый как простой статический выключатель питания переменного тока, обеспечивающий функцию «ВКЛ» — «ВЫКЛ», аналогичную в работе предыдущей схеме постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, триак действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, триак отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на нагрузку лампы.

Поскольку источник питания является синусоидальным переменным током, триак автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки кратковременно падает до нуля, но повторно фиксируется снова, используя противоположную половину тиристора в следующем полупериоде, пока выключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным управлением, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой две SCR, подключенные друг к другу, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, то ток затвора отсутствует, а лампа выключена. Если переключатель находится в положении B, то ток затвора протекает в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда триак работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT 2 будет отрицательным, так как диод имеет обратное смещение.  Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работающих только в режиме I +, и лампа загорается при половине мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена при половине мощности или полностью включена .

Фазовый контроль симистора

Другой распространенный тип схемы симистической коммутации использует управление фазой для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала. Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью переменное и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано на рисунке.

Эта базовая схема запуска фазы использует триак последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, управляет величиной напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Вызывание напряжение симистора является производным от VR1 — C1 комбинации через Диак (Диак является двунаправленным полупроводниковым устройством , которое помогает обеспечить резкий триггер импульс тока, чтобы полностью включение симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на С1 не станет достаточным для запуска диака в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору С1 разрядиться в затвор симистора, включив его.

Как только триак запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой затвора, подключенную параллельно ему, и триак берет на себя управление оставшейся частью полупериода.

Как мы видели выше, триак автоматически отключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1-C1 снова запускается в следующем полупериоде.

Однако, поскольку для триака требуются разные величины тока затвора в каждом режиме переключения, например, Ι + и ΙΙΙ–, поэтому триак является асимметричным, что означает, что он не может запускаться в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода.

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для диммеров ламп и управления электронагревателем, и на самом деле очень похожа на регулятор симистора, используемый во многих домах. Однако коммерческий симисторный диммер не должен использоваться в качестве регулятора скорости двигателя, так как, как правило, симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

Принцип работы симистора

Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.

Схема реле на симисторе (триаке)

В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.

При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.

Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.

Сигналы управления

Управляется симистор не напряжением, а током.

Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.

Схема подачи напряжения для управления симистором

Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.

Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель.

Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания.

Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток.

Как отпирается симистор

При питании от сети переменного тока происходит смена режимов работы за счет изменения полярности у напряжения на рабочих электродах. По этой причине в зависимости от того, какая полярность у тока управления, можно выделить 4 типа проведения этой процедуры.

Допустим, между рабочими электродами приложено напряжение. А на электроде управления напряжение по знаку противоположно тому, которое приложено к цепи анода. В этом случае сместится по квадранту симистор — принцип работы, как можно увидеть, довольно простой.

Существует 4 квадранта, и для каждого из них определен ток отпирания, удерживающий, включения. Отпирающий ток необходимо сохранять до той поры, покуда не превысит в несколько раз (в 2-3) он значение удерживающего тока. Именно это и есть ток включения симистора – минимально необходимый ток отпирания. Если же избавиться от тока в цепи управления, симистор будет находиться в проводящем состоянии. Причем он в таком режиме будет работать до той поры, покуда ток в цепи анода будет больше тока удержания.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.


Что такое TRIAC? Символ, конструкция, работа и применение

Тиристоры – широко используемые полупроводниковые устройства для регулирования мощности. Однако они могут проводить ток только в одном направлении, как диод, что делает их пригодными для регулирования мощности постоянного тока. Принимая во внимание, что TRIAC, принадлежащий к семейству тиристоров, может работать в обоих направлениях, а также обеспечивает полный контроль над подаваемой мощностью. Поэтому они используются для регулирования мощности переменного тока.

• Связанная запись: DIAC — конструкция, работа и применение

Содержание

Что такое TRIAC?

TRIAC является аббревиатурой, которая расшифровывается как от « Tri ode for A чередующийся C urrent». Триод означает трехполюсное устройство , а переменный ток означает, что он используется для коммутации переменного тока. Это трехконтактный двунаправленный переключатель, который работает в обоих направлениях. Он состоит из комбинации двух тиристоров, расположенных встречно-параллельно, с их затворами, соединенными вместе.

Три терминала: Gate, A1 или MT1 и A2 или MT2. У него нет анода и катода, как у тиристора, потому что он может проводить в обоих направлениях, и не имеет значения, поменяны ли клеммы местами.

Симистор можно активировать в проводимость положительным или отрицательным током затвора в обоих направлениях. В то время как он отключается, когда основной ток падает ниже предела удерживающего тока.

Обозначение симистора

Обозначение симистора представляет собой два тиристора, включенных встречно-параллельно, имеющих общий затвор. Его эквивалентная двухтиристорная структура также приведена для лучшего понимания.

Как и у тиристора, у него три вывода, но названия у них разные, кроме Gate. Это связано с тем, что каждая клемма выполнена путем соединения анода и катода тринистора вместе. Поэтому оба терминала называются либо анодным, либо основным терминалом MT.

Конструкция TRIAC

TRAIC представляет собой четырехслойное устройство, состоящее из комбинации двух встречно-параллельных SCR с тремя выводами Gate, MT1 и MT2.

Электроды обоих основных выводов (MT1 и MT2) соединены с областями P и N обоих SCR. Так что он может проводить ток в обоих направлениях. Металлический электрод затвора также соединен как с P-, так и с N-областями. Это позволяет запускать симистор как положительным, так и отрицательным током затвора.

TRIAC — это двунаправленный переключатель, он может работать в обоих направлениях, но не является симметричным. Его асимметричная структура является причиной того, что TRAIC имеет асимметричное переключение.

• Запись по теме: В чем разница между DIAC и TRIAC?

Работа TRAIC

Работа TRAIC напоминает тиристор. При подаче напряжения оно не будет проводить, пока напряжение не превысит предельное напряжение пробоя V _BO или не будет подан стробирующий импульс.

Поскольку мы знаем, что TRAIC может работать для обеих полярностей приложенного напряжения и может запускаться обеими полярностями напряжения затвора для любого направления. Таким образом, TRAIC может работать в 4 режимах.

Следующие напряжения берутся относительно терминала MT2, такие как напряжение MT1 относительно MT2 и напряжение затвора относительно MT2.

Режим 1: MT1= +ve, Gate= +ve

В этом режиме приложенное напряжение на MT1 положительно по отношению к MT2. При подаче положительного импульса затвора TRAIC запустится в прямой проводимости , и ток будет течь от MT1 к MT2.

Режим 2: MT1= +ve, Gate= -ve

В этом режиме приложенное напряжение одинаковое, т.е. MT1 положителен по отношению к MT2. Но импульс затвора отрицательный. Поскольку вентиль связан с областью N симистора, он активирует его в прямой проводимости , в то время как направление тока останется прежним.

Режим 3: MT1=-ve, Gate=  +ve

В этом режиме полярность приложенного напряжения меняется местами, т. е. MT1 отрицателен по отношению к MT2. Но импульс затвора положительный. Импульс стробирования запустит TRAIC в обратная проводка с МТ2 на МТ1.

Режим 4: MT1= -ve, Gate= -ve

В этом режиме как приложенное напряжение, так и напряжение затвора отрицательны. Отрицательный стробирующий импульс переводит TRAIC в режим обратной проводимости

Режим 1 и режим 2 представляют работу в квадранте 1 ^st , где ток и напряжение положительны, тогда как режим 3 и режим 4 представляют работу в квадрантах 3 ^rd квадрант, в котором напряжение и ток отрицательны.

Хотя стробирующий импульс может запускать TRAIC в любом направлении, лучше всего использовать положительный стробирующий импульс для работы в квадранте 1 ^st и отрицательный стробирующий импульс для работы в квадранте 3 ^rd из-за их повышенной чувствительности. Режимы 2 и 3 требуют большего тока затвора, чем режимы 1 и 4, для срабатывания TRIAC.

V-I Характеристика TRIAC

Следующая кривая показывает зависимость между приложенным напряжением и током, протекающим через TRIAC. Работает только в 1 ^st и 3 ^rd квадранты. Его работа такая же, как у SCR, но он также может работать в квадранте 3 ^rd .

Ток I увеличивается, когда либо напряжение V превышает напряжение отключения V _BO , либо при подаче стробирующего импульса. Как только устройство переходит в состояние ВКЛ, напряжение снижается до напряжения ВКЛ, а ток превышается. Он останется во включенном состоянии, пока ток не упадет ниже тока удержания I _H .

TRAIC представляет собой комбинацию двух тиристоров в одном корпусе, поэтому он также имеет те же электрические характеристики, что и отдельные тиристоры в каждом направлении, такие как напряжение пробоя, напряжение срабатывания, ток удержания.

Преимущества и недостатки TRIAC

Преимущества

Преимущества TRIAC приведены ниже:

• Он может проводить и регулировать обе половины сигнала переменного тока.
• Он компактен и требует меньшего радиатора, чем два SCR.
• Для защиты требуется только один предохранитель.
• Для запуска TRAIC можно использовать как положительный, так и отрицательный стробирующий импульс.
• Не требуется параллельный диод для защиты от обратного хода, как в SCR.

Недостатки

• Его коммутация несимметрична для обеих половин переменного тока.
• Асимметричное переключение создает в системе гармоники, вызывающие многочисленные проблемы.
• Его номинальная мощность ниже, чем у SCR.
• Менее надежен, чем SCR.
• Имеет более низкую скорость переключения.
• Требует осторожности при срабатывании, так как может срабатывать в любом направлении.
• Его рейтинг dv/dt ниже, чем у SCR.

Применение TRIAC

TRIAC используется для регулирования мощности переменного тока от низкой до средней. Из-за их асимметричного переключения DIAC используется последовательно с выводом затвора для обеспечения симметричного запуска. Доступна комбинация DIAC и TRIAC в одном корпусе, известном как 9.0006 КВАДРАК .

Они используются для управления скоростью двигателей, вентиляторов и регуляторов освещенности, а также для регулирования температуры.

Похожие сообщения:

• Что такое тиристор и SCR? Типы, работа и применение
• Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей и принцип их работы
• Что такое МОП-транзистор? Работа, типы, операции и приложения
• Что такое диод? Конструкция и работа диода PN-перехода
• Что такое BJT? Конструкция, работа, типы и применение

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

TRIAC – символ, конструкция, работа с прикладными схемами

Слово TRIAC может быть расширено как TRI ода для A чередующийся C текущий. В то время как другие силовые электронные переключатели, такие как MOSFET, IGBT и т. д., используются для переключения/управления питанием постоянного тока, TRIAC используется для управления питанием переменного тока, поскольку после включения TRIAC может проводить ток в обоих направлениях, позволяя переменному напряжению полностью проходить как в положительном, так и в положительном направлении. отрицательный цикл.

TRIAC представляет собой трехполюсное полупроводниковое коммутационное устройство, используемое для управления протеканием тока в цепи. Это один из наиболее важных членов семейства тиристоров; это двунаправленное устройство , которое может пропускать ток как в прямом, так и в обратном направлении, что означает, что они могут проводить как в условиях сигнала затвора , положительного, так и отрицательного.

 

 

TRIAC Symbol

Симисторы могут быть образованы путем соединения двух эквивалентных тиристоров обратно параллельно друг другу, а затворы двух тиристоров соединены вместе, образуя один затвор. Если вы также не знакомы с DIAC, вы можете прочитать статью «Введение DIAC», чтобы узнать больше об этом. Символ TRIAC будет похож на изображение ниже, он имеет три терминала: основной терминал 1 (MT1), основной терминал 2 (MT2) и ворота (G).

 

MT1 и MT 2 также называются Anode 1 и Anode 2. TRIAC можно включить в цепь таким образом, что ток будет течь либо от MT1 к MT2, либо от MT2 к MT1, не будет никаких ток до тех пор, пока мы не добавим импульс тока затвора в G.

 

 Конструкция TRIAC

Ниже показана структура TRIAC , это четырехслойное устройство, состоящее из шести областей легирования. Клемма затвора спроектирована таким образом, чтобы иметь омический контакт как с областями N, так и с P, что помогает устройству запускаться как с положительной, так и с отрицательной полярностью.

Хотя TRIAC является двунаправленным устройством, все предпочитают указывать напряжение и ток, используя MT1 в качестве эталона, чтобы избежать путаницы.

 

Принцип работы и работа симистора

Симистор может перейти в состояние проводимости, если приложенное напряжение равно напряжению пробоя, , но наиболее предпочтительным способом включения симистора является установка затвора импульс , положительный или отрицательный. Если ток затвора велик, для включения симистора достаточно очень небольшого напряжения. Поскольку симистор является двунаправленным и может включаться как с полярностью импульса затвора, так и с триаком , он может работать в четырех различных типах режимы работы как указано ниже 

1.       MT2 является положительным по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1.

2.       MT2 положителен по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1.

3.       MT2 отрицателен по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1.

4.       MT2 отрицателен по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1.

 

MT2 положителен по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда клемма MT2 положительна по отношению к клемме MT1, ток будет течь по пути P1-N1-P2-N2 . Во время этой операции соединение между слоями P1-N1 и P2-N2 имеет прямое смещение , тогда как соединение между слоями N1-P2 имеет обратное смещение . Когда на затвор подается положительный сигнал, переход между P2-N2 смещается в прямом направлении и происходит пробой.

 

MT2 положительный по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда MT2 положительный, а стробирующий импульс отрицательный, ток будет течь по тому же пути, что и первый режим, который представляет собой P1-N1-P2-N2, но здесь соединение между P2-N2 смещено в прямом направлении, и носители тока инжектируются в слой P2.

 

 

MT2 отрицателен по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда клемма MT2 положительна, а на клемму затвора подается отрицательный импульс, ток будет течь по пути P2-N1-P2-N2. Во время работы соединение между слоями P2-N1 и P1-N4 смещено в прямом направлении, тогда как соединение между слоями N1-P1 смещено в обратном направлении, поэтому говорят, что симистор работает в области с отрицательным смещением.

 

 

MT2 отрицателен по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1

Когда клемма MT2 отрицательная и затвор срабатывает с положительным импульсом, соединение между P2-N2 смещено в прямом направлении и вводятся носители тока, поэтому симистор включается.

 

TRIAC обычно не работает в режиме 4, поскольку его недостаток заключается в том, что его нельзя использовать в цепях с высоким значением di/dt. Чувствительность срабатывания симистора с режимом 2 и 3 высокая, а отрицательный стробирующий импульс используется в случае предельной возможности срабатывания. Запуск режима 1 даже более чувствителен, чем запуск режимов 2 и 3, но для запуска требуется положительный стробирующий импульс. В большинстве случаев предпочтительны режимы запуска 2 и 3.

 

VI характеристики TRIAC

Поскольку TRIAC является двунаправленным устройством, кривая VI характеристик TRIAC будет находиться в первом и третьем квадранте графика, что аналогично характеристикам VI Тиристор . Если вы совсем не знакомы с тиристорами, такими как SCR, вы можете прочитать статью «Введение в SCR». Когда клемма MT2 настроена как положительная по отношению к клемме MT1, TRIAC будет работать в режиме прямой блокировки.

На начальном этапе из-за сопротивления симистора через устройство будет протекать небольшой ток утечки, поскольку приложенное напряжение меньше напряжения пробоя. Когда напряжение увеличивается и достигает напряжения пробоя , симистор включается и через устройство начинает протекать большой ток.

Помимо повышения напряжения устройства, симистор можно включить подачей импульса затвора, даже если приложенное напряжение меньше напряжения пробоя. Та же операция может быть выполнена в отрицательном направлении симистора, что может оставить нам зеркальное отображение той же кривой в отрицательном квадранте. Напряжение питания, при котором симистор начинает проводить ток, зависит от тока затвора, подаваемого на симистор. Если ток затвора выше, то напряжение, необходимое для включения симистора, может быть меньше. Приведенная выше характеристическая кривая показывает работу TRIAC в режиме 1 в первом квадранте и в режиме 3 в третьем квадранте.

 

TRIAC Применение:

Как упоминалось ранее, TRIAC обычно используются для переключения переменного напряжения. Пример прикладной схемы симистора для переключения переменного тока показан ниже.

 

На приведенной выше схеме показана типичная схема коммутационной системы с использованием симистора. Первоначально, когда переключатель SW1 разомкнут, в цепь затвора не будет поступать питания, и ток через лампу будет равен нулю. Если переключатель включен, ток начинает течь через резистор R, и на клемму затвора G будет подаваться импульс. Данный импульс затвора поможет разрушить соединения симистора и поможет ему проводить, следовательно, переменное напряжение Vs будет пропущен через цепь и загорится лампа.

Симисторы могут использоваться в различных приложениях, таких как

• Цепи управления, такие как управление скоростью электрического вентилятора и управление меньшими двигателями
• Переключение ламп высокой мощности и диммеры
• Бытовые приборы с регулированием мощности переменного тока

 

Различные типы пакетов симисторов

Для удобства использования и различных применений симисторы разработаны в различных корпусах, таких как штырьковый/стандартный тип, капсульный/дисковый тип и тип шпильки.

 

Вывод/стандартный тип: Симисторы стандартного типа будут выглядеть как небольшая ИС с тремя выводами: MT1, MT2 и затвором (G), а также радиатором сверху. Эти типы TRIACS используются в бытовых электронных приборах. Некоторые из распространенных пакетов: TMA36S-L, TMA54S-L, TMA84S-L, TMA124S-L, TMA126S-L, TMA206S-L, TMA106S-L и т. д. Симисторы капсульного/дискового типа будут иметь форму диска с удлиненными проводами к клеммам. Эти симисторы рассчитаны на большой ток и имеют керамическое уплотнение. Их можно использовать в таких приложениях, как быстрое управление двигателем и коммутация переменного тока. Некоторыми из распространенных пакетов симисторов дискового типа, доступных на рынке, являются KS100A, KS200A, KS300A, KS500A, KS600A. КС800А, КС1000А.

 

  Тип шпильки:  Симисторы шпильки в основном используются в приложениях с высокой мощностью, они имеют резьбовое дно, которое действует как одна из основных клемм, и две клеммы наверху, которые являются другой основной клеммой.