In dem Artikel erfahren Sie, was ein Triac ist.das Funktionsprinzip dieses Geräts sowie die Merkmale seiner Verwendung. Zunächst ist jedoch zu erwähnen, dass ein Triac mit einem Thyristor identisch ist (nur symmetrisch). Daher kann der Artikel nicht ohne Beschreibung des Funktionsprinzips von Thyristoren und ihrer Merkmale auskommen. Ohne Kenntnis der Grundlagen wird es nicht möglich sein, auch nur das einfachste Steuerungsschema zu entwerfen und zu erstellen.
Thyristoren
Der Thyristor ist ein SchalthalbleiterEin Gerät, das Strom nur in eine Richtung leiten kann. Es wird oft als Ventil bezeichnet und es werden Analogien zwischen ihm und einer gesteuerten Diode gezogen. Thyristoren haben drei Ausgänge und einer ist die Steuerelektrode. Dies ist, um es grob auszudrücken, eine Taste, mit der das Element in einen leitenden Modus geschaltet wird. Der Artikel wird einen Sonderfall eines Thyristors - eines Triac - eines Geräts und dessen Betrieb in verschiedenen Schaltkreisen betrachten.
Ein Thyristor ist auch ein Gleichrichter, ein Schalter undsogar ein Signalverstärker. Es wird häufig als Regler verwendet (jedoch nur, wenn der gesamte Stromkreis von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird). Alle Thyristoren haben einige Merkmale, die genauer besprochen werden müssen.
Thyristoreigenschaften
Unter den zahlreichen Eigenschaften dieses Halbleiterelements können die wichtigsten unterschieden werden:
- Thyristoren können wie Dioden elektrischen Strom nur in eine Richtung leiten. In diesem Fall arbeiten sie in der Schaltung wie eine Gleichrichterdiode.
- Vom Aus-Ein-Zustand-Thyristorkann durch Senden eines Signals mit einer bestimmten Form an die Steuerelektrode übersetzt werden. Daher die Schlussfolgerung - ein Thyristor hat wie ein Schalter zwei Zustände (beide stabil). Der Triac kann auf die gleiche Weise funktionieren. Das Funktionsprinzip eines darauf basierenden elektronischen Schlüssels ist recht einfach. Um jedoch in den ursprünglichen offenen Zustand zurückzukehren, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein.
- Der Steuersignalstrom, der für benötigt wirdDer Übergang des Thyristorkristalls vom verriegelten in den offenen Modus ist viel geringer als der Arbeitsmodus (buchstäblich in Milliampere gemessen). Dies bedeutet, dass der Thyristor die Eigenschaften eines Stromverstärkers hat.
- Es besteht die Möglichkeit einer Feineinstellungder durchschnittliche Strom, der durch die angeschlossene Last fließt, vorausgesetzt, die Last ist in Reihe mit dem Thyristor geschaltet. Die Steuergenauigkeit hängt direkt von der Dauer des Signals an der Steuerelektrode ab. In diesem Fall wirkt der Thyristor als Leistungsregler.
Thyristor und seine Struktur
Ein Thyristor ist ein Halbleiterelement, dashat Steuerfunktionen. Der Kristall besteht aus vier Schichten von p- und n-Typen, die sich abwechseln. Der Triac ist auf die gleiche Weise aufgebaut. Das Funktionsprinzip, die Anwendung, die Struktur dieses Elements und die Verwendungsbeschränkungen werden im Artikel ausführlich erörtert.
Die beschriebene Struktur wird auch als Vierschicht bezeichnet.Der äußerste Bereich der p-Struktur mit einem positiven Polaritätsanschluss der daran angeschlossenen Stromversorgung wird als Anode bezeichnet. Folglich ist der zweite Bereich n (ebenfalls extrem) die Kathode. Es wird eine negative Versorgungsspannung angelegt.
Welche Eigenschaften hat ein Thyristor?
Wenn Sie eine vollständige Analyse der Struktur des Thyristors durchführen,dann können drei Übergänge (Elektronenloch) darin gefunden werden. Daher ist es möglich, ein Ersatzschaltbild auf der Basis von Halbleitertransistoren (polar, bipolar, Feldeffekt) und Dioden zu erstellen, um zu verstehen, wie sich der Thyristor beim Ausschalten der Steuerelektrodenleistung verhält.
In dem Fall, wenn relativ zur Kathode die Anodepositiv, die Diode schaltet sich aus und daher verhält sich auch der Thyristor ähnlich. Im Falle einer Polaritätsänderung werden beide Dioden vorgespannt, der Thyristor wird ebenfalls ausgeschaltet. Der Triac funktioniert auch auf die gleiche Weise.
Das Prinzip der Arbeit mit den Fingern ist natürlich nicht leicht zu erklären, aber wir werden versuchen, es weiter zu machen.
Wie Thyristorfeuer funktioniert
Um das Funktionsprinzip eines Thyristors zu verstehen, benötigen SieAchten Sie auf das Ersatzschaltbild. Es kann aus zwei Halbleitertrioden (Transistoren) bestehen. Daraufhin ist es zweckmäßig, den Vorgang des Entriegelns der Thyristoren in Betracht zu ziehen. Es wird ein bestimmter Strom eingestellt, der durch die Steuerelektrode des Thyristors fließt. In diesem Fall hat der Strom eine Vorwärtsvorspannung. Dieser Strom wird als grundlegend für einen Transistor mit einer p-p-p-Struktur angesehen.
Daher ist im Kollektor der Strom in größermehrmals (es ist notwendig, den Wert des Steuerstroms mit der Verstärkung des Transistors zu multiplizieren). Ferner können Sie sehen, dass dies der Basisstromwert für den zweiten Transistor mit der p-p-p-Leitfähigkeitsstruktur ist und dieser entsperrt ist. In diesem Fall ist der Kollektorstrom des zweiten Transistors gleich dem Produkt der Verstärkungen beider Transistoren und des anfänglich eingestellten Steuerstroms. Triacs (das Funktionsprinzip und ihre Kontrolle werden im Artikel diskutiert) haben ähnliche Eigenschaften.
Ferner muss dieser Strom mit dem früheren summiert werdender angegebene Strom des Steuerkreises. Und Sie erhalten genau den Wert, der benötigt wird, um den ersten Transistor im entsperrten Zustand zu halten. In dem Fall, in dem der Steuerstrom sehr groß ist, sind die beiden Transistoren gleichzeitig gesättigt. Die interne Rückkopplung behält ihre Leitfähigkeit auch dann bei, wenn der Anfangsstrom an der Steuerelektrode verschwindet. Gleichzeitig wird an der Thyristoranode ein ziemlich hoher Stromwert erfasst.
So deaktivieren Sie den Thyristor
Der Übergang in den verriegelten Zustand des Thyristors ist in möglichwenn kein Signal an die Steuerelektrode des offenen Elements angelegt wird. In diesem Fall fällt der Strom auf einen bestimmten Wert ab, der als hypostatischer Strom (oder Haltestrom) bezeichnet wird.
Der Thyristor schaltet sich auch dann ausEs wird eine Öffnung im Lastkreis geben. Oder wenn die an die Schaltung (extern) angelegte Spannung ihre Polarität umkehrt. Dies geschieht am Ende jedes Halbzyklus, wenn der Stromkreis von einer Wechselstromquelle gespeist wird.
Wenn der Thyristor im Gleichstromkreis arbeitet,Die Verriegelung kann mit einem einfachen Schalter oder einem mechanischen Druckknopf erfolgen. Es ist in Reihe mit der Last geschaltet und dient zum Abschalten des Stromkreises. Das Funktionsprinzip des Leistungsreglers an einem Triac ist ebenfalls ähnlich, es gibt jedoch einige Merkmale in der Schaltung.
Möglichkeiten, Thyristoren auszuschalten
Dann können Sie den Switch aber auch parallel anschließenMit seiner Hilfe wird der Anodenstrom überbrückt und der Thyristor in den verriegelten Zustand versetzt. Einige Arten von Thyristoren können wieder eingeschaltet werden, wenn die Leistungsschalterkontakte geöffnet sind. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass während des Öffnens der Kontakte die parasitären Kapazitäten der Thyristorübergänge Ladung akkumulieren, wodurch Interferenzen erzeugt werden.
Daher ist es ratsam, den Schalter so zu positionieren, dassso dass es zwischen der Kathode und der Steuerelektrode ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Thyristor normal auslöst und der Haltestrom abgeschaltet wird. Manchmal wird zur Vereinfachung und zur Erhöhung der Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit ein Hilfsthyristor anstelle eines mechanischen Schlüssels verwendet. Es sollte beachtet werden, dass die Funktionsweise eines Triacs in vielerlei Hinsicht der Funktionsweise von Thyristoren ähnlich ist.
Triacs
Und jetzt näher am Thema des Artikels - Sie müssen berücksichtigenEin Sonderfall eines Thyristors ist ein Triac. Das Funktionsprinzip ähnelt dem zuvor diskutierten. Es gibt jedoch einige Unterschiede und Eigenschaften. Daher müssen Sie ausführlicher darüber sprechen. Ein Triac ist eine Vorrichtung, die auf einem Halbleiterkristall basiert. Es wird sehr häufig in Systemen verwendet, die mit Wechselstrom betrieben werden.
Die einfachste Definition dieses Geräts istwechseln, aber überschaubar. Im verriegelten Zustand funktioniert es wie ein Schalter mit offenen Kontakten. Wenn ein Signal an die Steuerelektrode des Triac angelegt wird, schaltet das Gerät in den offenen Zustand (Leitungsmodus). In diesem Modus kann eine Parallele zu einem Schalter gezogen werden, dessen Kontakte geschlossen sind.
Wenn im Steuerkreis kein Signal vorhanden ist,In jeder der Halbperioden (bei Betrieb in Wechselstromkreisen) wechselt der Triac vom offenen in den geschlossenen Modus. Triacs werden häufig im Relaismodus verwendet (z. B. beim Entwurf von lichtempfindlichen Schaltern oder Thermostaten). Sie werden aber auch häufig in Steuerungssystemen eingesetzt, die nach den Prinzipien der Phasenregelung der Lastspannung arbeiten (sie sind glatte Regler).
Die Struktur und das Funktionsprinzip des Triac
Triac ist nichts anderes als symmetrischThyristor. Aufgrund des Namens können wir daher den Schluss ziehen, dass es leicht ist, ihn durch zwei Thyristoren zu ersetzen, die gegenparallel eingeschaltet sind. In jede Richtung kann es Strom leiten. Der Triac hat drei Hauptausgänge - den Steuerausgang für die Signalversorgung und den Hauptausgang (Anode, Kathode), damit er Betriebsströme durchlassen kann.
Triac (das Funktionsprinzip für "Dummies" davonHalbleiterelement, auf das Sie aufmerksam gemacht werden) öffnet sich, wenn der minimal erforderliche Strom an den Steuerstift angelegt wird. Oder wenn die Potentialdifferenz zwischen den beiden anderen Elektroden höher ist als der maximal zulässige Wert.
In den meisten Fällen Überspannungführt dazu, dass der Triac bei der maximalen Amplitude der Versorgungsspannung spontan auslöst. Der Übergang in den verriegelten Zustand erfolgt im Falle einer Polaritätsumkehr oder wenn der Betriebsstrom auf ein Niveau abfällt, das niedriger als der Haltestrom ist.
Wie der Triac freigeschaltet wird
Wenn Wechselstrom geliefert wird,Änderung der Betriebsarten aufgrund der Polaritätsumkehr der Spannung an den Arbeitselektroden. Aus diesem Grund können abhängig von der Polarität des Steuerstroms 4 Arten dieses Verfahrens unterschieden werden.
Angenommen, zwischen den Arbeitselektroden wird angelegtStromspannung. Und an der Steuerelektrode ist die Spannung im Vorzeichen der Spannung entgegengesetzt, die an die Anodenschaltung angelegt wird. In diesem Fall verschiebt sich der Triac entlang des Quadranten - das Funktionsprinzip ist, wie Sie sehen können, recht einfach.
Es gibt 4 Quadranten und für jeden von ihnenDer Zündstrom, Haltestrom, Einschalten wird bestimmt. Der Entriegelungsstrom muss so lange aufrechterhalten werden, bis er den Wert des Haltestroms mehrmals (2-3 mal) überschreitet. Dies ist genau der Einschaltstrom des Triac - der minimal erforderliche Einschaltstrom. Wenn Sie den Strom im Steuerkreis entfernen, befindet sich der Triac in einem leitenden Zustand. Darüber hinaus funktioniert es in diesem Modus, solange der Strom in der Anodenschaltung größer als der Haltestrom ist.
Was sind die Einschränkungen bei der Verwendung von Triacs?
Es ist schwierig, bei der Last zu verwendeninduktiver Typ. Die Änderungsrate von Spannung und Strom ist begrenzt. Wenn der Triac vom verriegelten in den offenen Modus wechselt, wird im externen Stromkreis ein erheblicher Strom erzeugt. Die Spannung fällt an den Stromanschlüssen des Triac nicht sofort ab. Und die Kraft wird sich sofort entwickeln und ziemlich große Werte erreichen. Die Energie, die aufgrund des kleinen Raums abgeführt wird, erhöht die Temperatur des Halbleiters stark.
Wenn der kritische Wert überschritten wirdDie Zerstörung des Kristalls erfolgt aufgrund eines übermäßig schnellen Anstiegs der Stromstärke. Wenn eine bestimmte Spannung an den Triac angelegt wird, der sich im gesperrten Zustand befindet, und diese stark erhöht wird, öffnet sich der Kanal (wenn kein Signal im Steuerkreis vorhanden ist). Dieses Phänomen kann aufgrund der Ladungsakkumulation durch die interne parasitäre Kapazität des Halbleiters beobachtet werden. Darüber hinaus ist der Ladestrom von ausreichendem Wert, um den Triac freizuschalten.
