Triac: het principe van de werking, applicatie, apparaat en beheer

Uit het artikel leer je hoe een triac is, hoe het werkt en hoe het werkt. Maar allereerst is het vermeldenswaardig dat een triac hetzelfde is als een thyristor (alleen symmetrisch). Daarom kan men niet zonder een artikel zonder een beschrijving van het principe van de werking van thyristoren en hun eigenschappen. Zonder kennis van de basisprincipes, is het niet mogelijk om zelfs het eenvoudigste controleschema te ontwerpen en te bouwen.

thyristors

Thyristor is een schakel halfgeleider apparaat dat in staat is om stroom in slechts één richting te zenden. Het heet vaak een poort en maakt analogies tussen het en een gecontroleerde diode. Thyristoren hebben drie terminals, waarvan één de besturingselektrode is. Dit, om het onduidelijk te stellen, is de knop waarmee het element naar de geleidende modus schakelt. Het artikel zal een speciaal geval van een thyristor - een triac - een apparaat en de werking daarvan in verschillende circuits overwegen.

De thyristor is nog steeds een gelijkrichter, een schakelaar en zelfs een signaalversterker. Vaak wordt het gebruikt als regelaar (maar alleen wanneer het hele circuit van een wisselstroombron wordt aangedreven). Alle thyristors hebben een aantal functies, die in meer detail moeten worden besproken.

Eigenschappen van thyristoren

Onder het grote aantal kenmerken van dit halfgeleiderelement is het mogelijk om de belangrijkste te onderscheiden:

1. Thyristoren, zoals diodes, zijn in staat om elektrische stroom in slechts één richting uit te voeren. In dit geval werken ze in het circuit als een gelijkrichterdiode.
2. Vanuit de toestand van de thyristor uitgeschakeld kan de thyristor worden omgeschakeld door een signaal met een bepaalde vorm aan de besturingselektrode te sturen. Vandaar dat de conclusie - een thyristor als schakelaar heeft twee toestanden (beide zijn stabiel). De triac kan op dezelfde manier functioneren. Het principe van de werking van een elektronische type sleutel gebaseerd op het is vrij simpel. Maar om terug te keren naar de oorspronkelijke openstaat, is het noodzakelijk dat aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan.
3. De stroom van het stuursignaal, dat nodig is voor de overgang van het thyristorkristal van de vergrendelde modus naar de open modus, is veel minder dan de werkende (letterlijk gemeten in milliamperes). Dit betekent dat de thyristor de eigenschappen van een stroomversterker heeft.
4. Het is mogelijk om de gemiddelde stroom die door de aangesloten belasting stroomt af te stemmen, mits de lading in serie met de thyristor is aangesloten. De nauwkeurigheid van de aanpassing hangt direct af van de lengte van het signaal bij de besturingselektrode. In dit geval fungeert de thyristor als een krachtregelaar.

Thyristor en zijn structuur

Een thyristor is een halfgeleiderelement met controlefuncties. Het kristal bestaat uit vier lagen p en n type, die afwisselend. De triac is ook precies gebouwd. Het principe van de werking, de toepassing, de structuur van dit element en de beperkingen in gebruik worden in detail in het artikel beschouwd.

De beschreven structuur heet ook een vierlaags structuur. Het extreme gebied van de p-structuur met de positieve polariteit van de daaraan verbonden voedingsbron heet de anode. Bijgevolg is het tweede gebied n (ook de uiterste) de kathode. Er wordt een negatieve spanning van de stroombron toegepast.

Wat zijn de eigenschappen van een thyristor

Als we een volledige analyse van de structuur van de thyristor uitvoeren, vinden we daarin drie overgangen (elektron-gat). Bijgevolg kan een gelijkwaardig circuit worden gemaakt voor halfgeleidertransistors (polair, bipolaire, veld) en dioden, waardoor we kunnen begrijpen hoe de thyristor zich gedraagt wanneer de voeding van de besturingselektrode is uitgeschakeld.

In het geval dat de anode positief is ten opzichte van de kathode, sluit de diode zich af, en derhalve gedraagt de thyristor eveneens. Bij polariteit omkering worden beide diode verschoven, de thyristor is ook vergrendeld. De triac functioneert ook op een vergelijkbare manier.

Het principe van het werken aan de vingers is natuurlijk niet erg gemakkelijk te verklaren, maar we zullen dit proberen verder te doen.

Hoe Thyristor ontgrendelt Werkt

Om het principe van de thyristor te begrijpen, moet u aandacht besteden aan een gelijkwaardig circuit. Het kan bestaan uit twee halfgeleidertrioden (transistors). Hier is het handig om het proces van ontgrendeling van thyristoren te overwegen. Een bepaalde stroom stroomt door de thyristor besturingselektrode. In dit geval heeft de stroom een direct-directionele voorspanning. Deze stroom wordt beschouwd als basis voor een transistor met de structuur van n-p-n.

Daarom, in de verzamelaar, zal de stroom meerdere keren groter zijn (het is nodig om de waarde van de besturingsstroom te vermenigvuldigen door de versterking van de transistor). Verder kan worden gezien dat deze huidige waarde de basiswaarde van de tweede transistor is met de geleidbaarheidsstructuur pn, en het is ontgrendeld. In dit geval zal de collectorstroom van de tweede transistor gelijk zijn aan het product van de versterkingsfactoren van beide transistors en de initieel ingestelde stuurstroom. Triacs (het principe van de werking en het beheer ervan worden besproken in het artikel) hebben soortgelijke eigenschappen.

Verder moet deze stroom samengevat worden met de eerder ingestelde stroom van het stuurcircuit. En het zal precies de waarde tonen die nodig is om de eerste transistor in de ontgrendelde toestand te behouden. In het geval dat de besturingsstroom zeer groot is, worden twee transistors gelijktijdig verzadigd. Het interne OS blijft zijn geleidbaarheid handhaven, zelfs als de initiële stroom bij de besturingselektrode verdwijnt. Tegelijkertijd wordt een tamelijk hoge huidige waarde gedetecteerd bij de thyristor anode.

Hoe ontkoppelt u een thyristor

De overgang naar de vergrendelde toestand van de thyristor is mogelijk als er geen signaal wordt toegevoerd aan de openingsregelaar-elektrode. In dit geval valt de stroom tot een bepaalde waarde, die de hypostatische stroom (of de stroom van inbinding) wordt genoemd.

De thyristor wordt ook uitgeschakeld als er een uitschakeling optreedt in de laadkring. Of wanneer de spanning die aan het circuit wordt toegevoerd (extern) verandert de polariteit. Dit gebeurt aan het eind van elke halve cyclus in het geval dat het circuit wordt aangedreven door een AC-bron.

Wanneer de thyristor in een gelijkstroomschakeling werkt , kan de vergrendeling worden uitgevoerd met een eenvoudige schakelaar of een mechanische toets. Het is aangesloten op de lading in serie en is gebruikt om de schakelaar uit te schakelen. Evenzo is het principe van de vermogensregelaar op een triac echter een aantal eigenschappen in het circuit.

Methoden voor het uitschakelen van thyristoren

Maar het is mogelijk om de schakelaar in parallel aan te sluiten, dan schuift het de stroom van de anode en wordt de thyristor in een vergrendelde toestand gezet. Sommige soorten thyristoren kunnen weer worden ingeschakeld als de schakelaarcontacten worden geopend. Dit kan verklaard worden door het feit dat tijdens de opening van de contacten de parasitaire condensatoren van de transistoren van de transistoren een lading ophalen, waardoor interferentie wordt veroorzaakt.

Daarom is het wenselijk om de schakelaar zo te plaatsen dat het tussen de kathode en de besturingselektrode is gelegen. Dit zorgt ervoor dat de thyristor normaal wordt uitgeschakeld en de vasthoudstroom wordt afgesneden. Soms wordt, voor gemak en snelheid en betrouwbaarheid, een hulp thyristor gebruikt in plaats van een mechanische sleutel. Opgemerkt moet worden dat het werk van de triac in veel opzichten vergelijkbaar is met de werking van thyristoren.

triacs

En nu dichter bij het onderwerp van het artikel - moet u een speciaal geval van een thyristor overwegen - een triac. Het principe van de operatie is vergelijkbaar met die welke eerder werd beschouwd. Maar er zijn een aantal verschillen en kenmerken. Daarom moeten we hierover meer in detail praten. De triac is een instrument gebaseerd op een halfgeleider kristal. Het wordt vaak gebruikt in systemen die werken op wisselstroom.

De eenvoudigste definitie van dit apparaat is een schakelaar, maar controleerbaar. In de vergrendelde toestand werkt het net als een schakelaar met open contacten. Wanneer er een signaal wordt aangebracht op de besturingselektrode van de triac, schakelt het apparaat over naar de open toestand (geleidingsmodus). Als u in deze modus werkt, is het mogelijk om een parallel te trekken met een schakelaar waarvan de contacten zijn gesloten.

Wanneer er geen signaal in het stuurschakeling is, in een van de halve cycli (bij gebruik in wisselstromingen), schakelt de triac van open naar gesloten. Triacs worden op grote schaal gebruikt in relais modus (bijv. Bij de aanleg van lichtgevoelige schakelaars of thermostaten). Maar ze worden ook vaak gebruikt in besturingssystemen die werken volgens de principes van fasecontrole van spanning op de lading (ze zijn gladde regelgevers).

Structuur en werking van de triac

Een triac is niets meer dan een symmetrische thyristor. Daarom kunnen we op basis van de naam concluderen. Het is makkelijk te vervangen door twee thyristoren die parallel in en uit worden gezet. In welke richting dan ook, kan het doorgeven. De triac heeft drie hoofduitgangen: de controle, voor het signaleren, en de hoofd (anode, kathode), zodat het werkstromen kan doorgeven.

De triac (het principe van de werking van de "dummies" van dit halfgeleiderelement wordt onder uw aandacht gebracht) wordt geopend wanneer de minimale benodigde huidige waarde aan de bedieningspaneel wordt geleverd. Of in het geval dat het verschil van potentiaal tussen de twee andere elektroden hoger is dan de maximaal toegestane waarde.

In de meeste gevallen overschrijdt de spanning de triac spontaan op de maximale amplitude van de voedingsspanning. De overgang naar de vergrendelde toestand treedt op als de polariteit verandert of wanneer de bedrijfsstroom afneemt tot een lager niveau dan de vasthoudstroom.

Hoe de triac ontgrendelen

Bij het voeden van een wisselstroomnetwerk veranderen de bedieningsmodi door een verandering in de polariteit van de spanning bij de werkelektroden. Om deze reden kan, afhankelijk van de polariteit van de besturingsstroom, vier soorten van deze procedure worden onderscheiden.

Stel dat spanning tussen werkelektroden wordt aangebracht. En op de besturingselektrode is de spanning over het teken tegengesteld aan die welke op de anodecircuit wordt aangebracht. In dit geval zal de triac langs het kwadrant bewegen - het principe van de operatie is, zoals u ziet, heel eenvoudig.

Er zijn 4 kwadranten, en voor elk van hen is een stroom van ontgrendelen, vasthouden, inclusies gedefinieerd. De openingsstroom moet behouden blijven tot die tijd, totdat het meerdere keren (in 2-3) de waarde van de houderstroom overschrijdt. Dit is precies de stroom van de triac-switching - de minimum vereiste stroom van ontgrendeling. Als u de stroom in de besturingskring ontdooit, zal de triac in een geleidende toestand zijn. En het werkt tot nu toe in deze modus, terwijl de stroom in het anodeschakeling groter is dan de retentiestroom.

Wat zijn de beperkingen van het gebruik van triacs

Het is moeilijk te gebruiken als de lading van inductief type is. De snelheid van verandering in spanning en stroom is beperkt. Wanneer een triac van een vergrendelde modus naar een open een gaat, verschijnt er een significante stroom in het externe circuit. De spanning valt niet direct op de stopcontacten van de triac. En de kracht zal direct ontwikkelen en vrij grote waarden bereiken. De energie die verdwijnt, door kleine ruimte, verhoogt de temperatuur van de halfgeleider sterk.

Als de kritische waarde wordt overschreden, wordt het kristal verwoest door een te snelle stijging van de huidige kracht. Als de triac, die in de vergrendelde toestand staat, een beetje spanning toepassen en het dramatisch verhogen, dan zal het kanaal openen (als er geen signaal in het besturingsschakeling aanwezig is). Dit fenomeen kan worden waargenomen omdat de lading ophoopt in de interne parasitaire capaciteit van de halfgeleider. En de ladingstroom heeft genoeg waarde om de triac te ontgrendelen.