Триак: принципът на работа, приложение, устройство и управление

От статията ще научите какво е триак, как работи и как работи. Но първо, заслужава да се отбележи, че един триак е същият като един тиристор (само симетричен). Следователно, не може да се направи без изделие без описание на принципа на функциониране на тиристорите и техните характеристики. Без да са запознати с основите, няма да е възможно да се проектира и изгради дори най-простата контролна схема.

тиристори

Тиристорът е превключване полупроводникови устройства, който е в състояние да предава ток само в една посока. Това често се нарича клапан и прави аналогии между него и контролиран диод. Тиристорите имат три извода, единият от които е управляващият електрод. Това, за да го изтъкнем безупречно, е бутонът, с който елементът превключва на проводящ режим. Изделието ще разгледа специален случай на тиристор - триак - устройство и неговата работа в различни схеми.

Тиристорът все още е токоизправител, превключвател и дори сигнален усилвател. Често се използва като регулатор (но само когато цялата верига се захранва от източник на променливо напрежение). Всички тиристори имат някои характеристики, които трябва да бъдат обсъдени по-подробно.

Свойства на тиристорите

Сред огромния брой характеристики на този полупроводников елемент е възможно да се разграничат най-значимите:

1. Тиристорите, като диоди, са способни да водят електрически ток само в една посока. В този случай те работят в схемата като рециклиращ диод.
2. От състоянието на тиристора изключено, възможно е да се преведе тиристорът чрез изпращане на сигнал с определена форма към контролния електрод. Оттук и заключението - тиристорът като превключвател има две състояния (и двете са стабилни). Триакът може да работи по същия начин. Принципът на работа на базата на електронен тип ключ е съвсем прост. Но за да се върне в първоначално отвореното състояние, е необходимо да се изпълнят определени условия.
3. текущ контрол сигнал, който е необходим за кристал преход на тиристор от заключен режим на открито, далеч по-малко от обработката (буквално измерва в милиампера). Това означава, че тиристорът има свойствата на токов усилвател.
4. Възможно е да се фина настройка на средния ток, преминаващ през свързания товар, при условие, че товарът е свързан последователно с тиристора. Точността на настройката директно зависи от дължината на сигнала на контролния електрод. В този случай тиристорът действа като регулатор на мощността.

Тиристорът и неговата структура

Тиристорът е полупроводников елемент, който има контролни функции. Кристалът се състои от четири слоя от тип п и n, които се редуват. Триакът също е построен точно. Принципът на работа, приложението, структурата на този елемент и ограниченията в употребата са разгледани подробно в статията.

Описаната структура се нарича още четирислойна структура. Изключителният участък на р-структурата с положителния терминал на свързаното с него захранване се нарича анод. Следователно, вторият регион n (също и крайният) е катодът. На него се прилага отрицателно напрежение на захранването.

Какви са свойствата на тиристора

Ако извършим пълен анализ на структурата на тиристора, тогава можем да намерим в него три прехода (електронна дупка). Следователно, еквивалентна верига може да бъде оформена върху полупроводникови транзистори (полярен, биполярно, полеви) и диоди, които позволяват да се разбере поведението на тиристор при управление на мощността електрод.

В случая, когато анодът е положителен по отношение на катода, диодът се затваря и следователно тиристорът се държи по подобен начин. В случай на обръщане на полярността, двата диода се преместват, тиристорът също е заключен. Триакът също функционира по подобен начин.

Принципът на работа върху пръстите, разбира се, не е много лесен за обяснение, но ние ще се опитаме да направим това по-нататък.

Как функционира тиристорът отключване

За да разберете принципа на тиристора, трябва да обърнете внимание на еквивалентна схема. Тя може да бъде съставена от два полупроводникови триода (транзистори). Тук е удобно да се обмисли процесът на отключване на тиристорите. Определен ток протича през тиристорния контролен електрод. В този случай, токът има пряка посока пристрастия. Този ток се счита за основен за транзистор със структурата на n-p-n.

Ето защо в колектора токът ще бъде няколко пъти по-голям (необходимо е да се умножи стойността на управляващия ток с печалбата на транзистора). Освен това може да се види, че тази текуща стойност е базовата стойност за втория транзистор с структурата на проводимост пп и тя е отключена. В този случай колекторният ток на втория транзистор ще бъде равен на резултата от коефициентите на усилване на двата транзистора и първоначално зададения управляващ ток. Триаци (принципът на работа и управление на тях са разгледани в статията) имат сходни свойства.

Освен това този ток трябва да се обобщи с предварително зададения ток на управляващата верига. И това ще се окаже точно стойността, която е необходима за поддържане на първия транзистор в отключено състояние. В случай, когато управляващият ток е много голям, два транзистора са насищани едновременно. Вътрешният ОК продължава да поддържа проводимостта си дори когато оригиналното напрежение върху контролния електрод изчезне. Същевременно в анода на тиристора се открива доста висока стойност на тока.

Как да изключите тиристор

Преходът към заключеното състояние на тиристора е възможен, ако към електрическия контролен електрод не е приложен сигнал. В този случай токът спада до определена стойност, която се нарича ипостатичен ток (или токът на задържане).

Тиристорът ще се изключи и в случай на прекъсване на връзката в товарната верига. Или когато напрежението, което се прилага към веригата (външно), променя нейната полярност. Това се случва в края на всеки полукръг, когато веригата се захранва от източник на променлив ток.

Когато тиристорът работи в схема постоянен ток, заключването може да се извърши с обикновен ключ или механичен бутон. Той е свързан с товара в серия и се използва за изключване на захранването на веригата. Принципът на работа е подобен контролер на мощност на триак, Има обаче някои особености в схемата.

Методи за изключване на тиристорите

Но е възможно паралелно да се свърже превключвателя, след това той превключва тока на анода и тиристорът се прехвърля в заключено състояние. Някои тиристори могат да се включат отново, ако се отворят контактите на прекъсвача. Това може да се обясни с факта, че при отварянето на контактите паразитните кондензатори на тиристорни преходи натрупват заряд, като по този начин създават смущения.

Ето защо е желателно да се позиционира превключвателя така, че да е разположен между катода и контролния електрод. Това ще гарантира, че тиристорът се изключва нормално, а токът на задържане е прекъснат. Понякога за удобство и увеличаване на скоростта и надеждността се използва допълнителен тиристор вместо механичен ключ. Трябва да се отбележи, че работата на триака в много отношения е подобна на тази на тиристорите.

триаци

И сега по-близо до темата на статията - трябва да разгледате специален случай на тиристор - триак. Принципът на нейното действие е подобен на този, който беше разгледан по-рано. Но има някои различия и характеристики. Ето защо трябва да поговорим по-подробно. Триакът е устройство, базирано на полупроводников кристал. Много често се използва в системи, които работят с променлив ток.

Най-простото определение на това устройство е превключвател, но контролируем. В заключено състояние тя работи по същия начин като ключа с отворени контакти. Когато се подаде сигнал към контролния електрод на триаката, устройството преминава в състояние "отворено" (режим на проводимост). При работа в този режим е възможно да се направи паралел с ключ, чиито контакти са затворени.

Когато няма сигнал в управляващата верига, в който и да е от полукръговете (при работа в вериги с променлив ток), триакът се превключва от отворен към затворен режим. Triacs се използват широко в релеен режим (например при конструиране на светлинно-чувствителни превключватели или термостати). Но те също често се използват в системи за управление, които работят в съответствие с принципите на фазов контрол на напрежението върху товара (те са гладки регулатори).

Структура и принцип на работа на триак

Триак не е нищо повече от симетричен тиристор. Следователно, въз основа на името, може да се заключи, че той може лесно да бъде заменен от два тиристора, които са включени и изключени успоредно. Във всяка посока тя е способна да пропуска ток. Триакът има три основни изхода - контрола за сигнализация и главния (анод, катод), така че да може да преминава през работещи токове.

Triac (на принципа на работа за "манекени", че елементът на полупроводници, предоставени на вашето внимание) се отваря, когато щифта контрол е необходима текуща стойност минимум. Или в случай, когато разликата между двата други електрода е по-висока от максималната допустима стойност.

В повечето случаи превишаването на напрежението води до спонтанно действие на триак при максимална амплитуда на захранващото напрежение. Преходът към заключено състояние се получава, когато полярността се промени или когато работният ток спадне до ниво, по-ниско от поддържащия ток.

Как да отворите триак

Когато сте захранвани от електрическата мрежа променлив ток промяна в режимите на работа възниква поради промяна в полярността на напрежението в работните електроди. Поради тази причина, в зависимост от полярността на контролния ток, могат да се разграничат четири вида на тази процедура.

Да приемем, че между работните електроди е приложено напрежение. И на контролния електрод, напрежението в знака е противоположно на това, което се прилага към анодната верига. В този случай триакът ще се движи по квадранта - принципът на действие, както виждате, е съвсем прост.

Има 4 квадранта, а за всеки от тях е дефиниран ток на отключване, задържане, включвания. Токът на отваряне трябва да бъде задържан до момента, в който той превиши няколко пъти (на 2-3) стойността на задържащия ток. Това е точно токът на превключването на триак - минималният ток на отключване. Ако се освободите от тока в контролната верига, триакът ще бъде в проводящо състояние. И то ще работи в този режим дотогава, докато токът в анодната верига ще бъде по-голям от тока на задържане.

Какви са ограниченията за използване на триаци

Трудно е да се използва, когато товарът е индуктивен тип. Процентът на изменение на напрежението и тока е ограничен. Когато триак преминава от заключен режим към отворен, във външната верига се появява значителен ток. Напрежението не пада незабавно на силовите клеми на триак. А властта веднага ще се развие и ще достигне доста големи стойности. Енергията, която се разсейва, поради малкото пространство, рязко повишава температурата на полупроводника.

Ако критичната стойност бъде превишена, кристалът се унищожава, поради изключително бързото увеличаване на токовата сила. Ако се приложи определено напрежение към триак, който е в заключено състояние и се увеличава рязко, каналът ще се отвори (ако няма сигнал в управляващата верига). Това явление може да се наблюдава, защото зарядът се натрупва във вътрешния паразитен капацитет на полупроводника. И ток на зареждане има достатъчно стойност, за да отключите триак.