Triak: princíp fungovania, aplikácie, zariadenia a manažmentu

Z tohto článku sa dozviete, čo je triak, ako funguje a ako to funguje. Ale najprv stojí za zmienku, že triak je rovnaký ako tyristor (len symetrické). Preto sa nedá robiť bez článku bez popisu princípu fungovania tyristorov a ich vlastností. Bez znalosti základov nebude možné navrhnúť a zostaviť ani najjednoduchšiu schému riadenia.

tyristory

Tyristor je spínacie polovodičové zariadenie, ktoré je schopné prenášať prúd iba v jednom smere. To sa často nazýva brána a čerpá analógie medzi ním a kontrolovanou diódou. Tyristory majú tri svorky, z ktorých jedna je riadiacou elektródou. Toto je bezproblémové tlačidlo, ktorým sa prvok prepne do vodivého režimu. Tento článok bude venovať pozornosť špeciálnemu prípadu tyristora - triaka - zariadenia a jeho činnosti v rôznych obvodoch.

Tyristor je stále usmerňovač, spínač a dokonca aj zosilňovač signálu. Často sa používa ako regulátor (ale iba ak je celý okruh napájaný zo zdroja striedavého napätia). Všetky tyristory majú niektoré funkcie, ktoré je potrebné podrobnejšie diskutovať.

Vlastnosti tyristorov

Medzi obrovskou škálu vlastností tohto polovodičového prvku je možné rozlíšiť najvýznamnejšie:

1. Tyristory, ako diódy, sú schopné viesť elektrický prúd len v jednom smere. V tomto prípade pracujú v obvode ako dióda usmerňovača.
2. Zo stavu vypnutého tyristoru môže byť tyristor prepínaný vyslaním signálu s určitým tvarom na riadiacu elektródu. Preto záver - tyristor ako prepínač má dva stavy (obe sú stabilné). Triak môže fungovať rovnakým spôsobom. Princíp fungovania elektronického typového kľúča založeného na ňom je veľmi jednoduchý. Ale aby sa vrátil do počiatočného otvoreného stavu, je potrebné splniť určité podmienky.
3. Prúd riadiaceho signálu, ktorý je potrebný na prechod tyristorového kryštálu z uzamknutého režimu do otvoreného režimu, je oveľa menší ako funkčný (doslova meraný v miliampéroch). To znamená, že tyristor má vlastnosti zosilňovača prúdu.
4. Je možné jemne doladiť priemerný prúd prúdiaci cez pripojené zaťaženie za predpokladu, že je záťaž zapojená do série s tyristorom. Presnosť nastavenia priamo závisí od dĺžky signálu na riadiacej elektróde. V tomto prípade funguje tyristor ako regulátor výkonu.

Tyristor a jeho štruktúra

Tyristor je polovodičový prvok, ktorý má riadiace funkcie. Kryštál sa skladá zo štyroch vrstiev typu p a n, ktoré sa striedajú. Triak je tiež postavený presne. Princíp fungovania, aplikácie, štruktúry tohto prvku a obmedzenia pri používaní sú podrobne uvedené v článku.

Opísaná štruktúra sa tiež nazýva štvorvrstvová štruktúra. Extrémna oblasť p-štruktúry s kladnou polaritou pripojeného napájacieho zdroja sa nazýva anóda. Následne druhá oblasť n (aj extrémna) je katóda. Na ne je aplikované negatívne napätie zdroja energie.

Aké sú vlastnosti tyristora

Ak vykonáme úplnú analýzu štruktúry tyristora, nájdeme v ňom tri prechody (elektrónová diera). Následne sa môže vytvoriť ekvivalentný obvod pre polovodičové tranzistory (polárne, bipolárne, pole) a diódy, ktoré nám umožnia pochopiť, ako sa tyristor správa pri vypnutí napájania riadiacej elektródy.

V prípade, keď je anóda pozitívna vzhľadom na katódu, dióda sa uzatvára a následne sa tyristor správa podobne. V prípade zvrátenia polarity sa obe diódy posunú, tyristor je tiež zamknutý. Triak funguje podobným spôsobom.

Princíp práce na prstoch, samozrejme, nie je veľmi ľahko vysvetliť, ale pokúsime sa to urobiť ďalej.

Ako pracuje odomykanie tyristorov

Aby ste pochopili princíp tyristora, musíte venovať pozornosť ekvivalentnému okruhu. Môže sa skladať z dvoch polovodičových triód (tranzistory). Tu je vhodné zvážiť proces odomykania tyristorov. Určitý prúd preteká tyristorovou riadiacou elektródou. V tomto prípade má prúd priamu smerovú tendenciu. Tento prúd sa považuje za základný pre tranzistor so štruktúrou n-p-n.

Preto v kolektore bude prúd niekoľkonásobne väčší (je potrebné vynásobiť hodnotu riadiaceho prúdu ziskom tranzistora). Ďalej je zrejmé, že táto aktuálna hodnota je základnou hodnotou pre druhý tranzistor s konštrukciou vodivosti pn a je odomknutá. V tomto prípade sa kolektorový prúd druhého tranzistora rovná výsledku faktorov zosilnenia obidvoch tranzistorov a pôvodne nastaveného riadiaceho prúdu. Triaky (ich princíp fungovania a riadenia sú uvedené v článku) majú podobné vlastnosti.

Ďalej tento prúd musí byť zhrnutý s predtým nastaveným prúdom riadiaceho obvodu. A ukáže sa presne hodnota, ktorá je potrebná na udržanie prvého tranzistora v odomknutom stave. V prípade, keď je riadiaci prúd veľmi veľký, sú súčasne nasýtené dva tranzistory. Interný OS pokračuje v udržiavaní vodivosti aj vtedy, keď počiatočný prúd na riadiacej elektróde zmizne. Súčasne je pri tyristorovej anode detekovaná pomerne vysoká prúdová hodnota.

Ako odpojiť tyristor

Prechod do zablokovaného stavu tyristora je možný, ak sa na riadiacu elektródu s otvoreným okruhom nepoužíva žiadny signál. V tomto prípade prúd klesne na určitú hodnotu, čo sa nazýva hypostatický prúd (alebo prúd obmedzenia).

Tyristor sa vypne aj v prípade, že dôjde k odpojeniu v zaťaženom obvode. Alebo keď napätie, ktoré je aplikované na obvod (vonkajšie), zmení jeho polaritu. K tomu dochádza na konci každého polčasu v prípade, keď je obvod napájaný zdrojom striedavého prúdu.

Keď tyristor pracuje v obvode DC, uzamknutie sa môže uskutočniť jednoduchým spínačom alebo mechanickým tlačidlom. Je zapojený do série v sérii a používa sa na odpojenie obvodu. Podobne, princíp regulátora výkonu na triak, sú však v obvode niektoré vlastnosti.

Spôsoby vypínania tyristorov

Spínač je však možné zapojiť paralelne, potom sa posunie anódový prúd a tyristor sa uvedie do zablokovaného stavu. Niektoré typy tyristorov sa môžu znova zapnúť, ak sú spínacie kontakty otvorené. To možno vysvetliť skutočnosťou, že pri otvorení kontaktov parazitné kondenzátory tyristorových prechodov akumulujú náboj, čím vytvárajú rušenie.

Preto je žiaduce umiestniť spínač tak, aby bol umiestnený medzi katódou a riadiacou elektródou. Tým sa zabezpečí, že tyristor sa normálne vypne a prídržný prúd sa odpojí. Niekedy pre pohodlie, rýchlosť a spoľahlivosť sa namiesto mechanického kľúča používa pomocný tyristor. Treba poznamenať, že práca triaka je v mnohých ohľadoch podobná fungovaniu tyristorov.

triaky

A teraz bližšie k téme článku - musíte zvážiť špeciálny prípad tyristora - triaka. Princíp jeho fungovania je podobný tomu, ktorý bol predtým zvážený. Ale existujú určité rozdiely a charakteristiky. Preto o tom musíme hovoriť podrobnejšie. Triak je nástroj založený na polovodičovom kryštáli. Často sa používa v systémoch, ktoré pracujú s striedavým prúdom.

Najjednoduchšia definícia tohto zariadenia je prepínač, ale je ovládateľný. V uzamknutom stave pracuje rovnako ako prepínač s otvorenými kontaktmi. Keď sa na riadiacu elektródu triaku aplikuje signál, zariadenie sa prepne do otvoreného stavu (režim vodivosti). Pri prevádzke v tomto režime je možné vytvoriť paralelu s prepínačom, ktorého kontakty sú zatvorené.

Ak nie je žiadny signál v riadiacom okruhu, v ktoromkoľvek z polovice cyklov (pri prevádzke v obvodoch striedavého prúdu) sa triak prepína z otvoreného na uzatvorený. Triaky sú široko používané v režime relé (napríklad pri konštrukcii prepínačov alebo termostatov citlivých na svetlo). Ale sú tiež často používané v riadiacich systémoch, ktoré pracujú podľa princípov fázového riadenia napätia na záťaži (sú hladkými regulátormi).

Štruktúra a princíp fungovania triaku

Triak nie je nič iné ako symetrický tyristor. Preto, na základe názvu, môžeme konštatovať - je ľahké ho nahradiť dvoma tyristormi, ktoré sú zapnuté a vypnuté paralelne. V každom smere je schopný odovzdať prúd. Triak má tri hlavné výstupy - ovládanie pre signalizáciu a hlavné (anóda, katóda), aby mohli prechádzať pracovnými prúdmi.

Triak (princíp fungovania "figuríny" tohto polovodičového prvku je vám venovaný) sa otvára, keď sa do riadiaceho terminálu dodá minimálna požadovaná hodnota prúdu. Alebo v prípade, keď je rozdiel potenciálov medzi dvomi ďalšími elektródami vyšší ako maximálna prípustná hodnota.

Vo väčšine prípadov prekročenie napätia spôsobí, že triak pracuje spontánne pri maximálnej amplitúde napájacieho napätia. Prechod do uzamknutého stavu nastane, keď sa polarita zmení alebo keď sa prevádzkový prúd zníži na úroveň nižšiu ako je udržiavací prúd.

Ako odomknúť triak

Pri napájaní zo siete striedavého prúdu sa prevádzkové režimy menia v dôsledku zmeny polarity napätia naprieč pracovnými elektródami. Z tohto dôvodu možno v závislosti od polarity riadiaceho prúdu rozlíšiť štyri typy tohto postupu.

Predpokladajme, že je medzi pracovnými elektródami aplikované napätie. A na riadiacej elektróde je napätie naprieč znaku opačné ako napätie, ktoré sa aplikuje na anódový obvod. V tomto prípade sa triak pohybuje pozdĺž kvadrantu - princíp fungovania, ako vidíte, je dosť jednoduchý.

K dispozícii sú 4 kvadranty a pre každý z nich je definovaný prúd odblokovania, držania, zahrnutia. Otvárací prúd musí byť zachovaný až dovtedy, kým viacnásobne (v 2-3) neprekročí hodnotu prídržného prúdu. Práve to je prúd prepínania triakov - minimálny požadovaný prúd odomknutia. Ak sa zbavíte prúdu v riadiacom okruhu, triak bude vo vodivom stave. V tomto režime bude pracovať až dovtedy, kým prúd v anódovom obvode bude väčší ako retenčný prúd.

Aké sú obmedzenia používania triakov

Je ťažké použiť, keď je záťaž induktívneho typu. Rýchlosť zmeny napätia a prúdu je obmedzená. Keď triak prechádza z uzamknutého režimu do otvoreného, v externom obvode sa objaví významný prúd. Napätie nespadá okamžite na napájacie svorky triaku. A moc sa okamžite rozvinie a dosiahne pomerne veľké hodnoty. Energia, ktorá sa rozptýli kvôli malému priestoru, prudko zvyšuje teplotu polovodiča.

Ak dôjde k prekročeniu kritickej hodnoty, kryštál sa zničí kvôli nadmernému nárastu intenzity prúdu. Ak triak, ktorý je v zablokovanom stave, aplikuje určité napätie a dramaticky ho zvýši, kanál sa otvorí (ak nie je signál v riadiacom okruhu). Tento jav sa dá pozorovať, pretože náboj sa hromadí vo vnútornej parazitnej kapacite polovodiča. A nabíjací prúd má dostatočnú hodnotu na odomknutie triaku.