Triak: princip provozu, aplikace, zařízení a řízení

Z článku se dozvíte, co je triak, jak to funguje a jak to funguje. Ale nejprve je třeba zmínit, že triak je stejný jako tyristor (pouze symetrický). Proto nelze bez článku bez popisu principu fungování tyristorů a jejich vlastností. Bez znalosti základů nebude možné navrhnout a postavit ani nejjednodušší kontrolní schéma.

Tyristory

Tyristor je přepínání polovodičové zařízení, který je schopen přenášet proud pouze v jednom směru. To je často nazýváno ventilem a kreslí analogie mezi ním a kontrolovanou diodou. Tyristory mají tři svorky, z nichž jedna je řídicí elektroda. Tohle je bezproblémové tlačítko, kterým se prvek přepne do vodivého režimu. Článek se zaměří na speciální případ tyristoru - triak - zařízení a jeho provoz v různých obvodech.

Tyristor je stále usměrňovač, spínač a dokonce i signální zesilovač. Často se používá jako regulátor (ale pouze když je celý okruh napájen ze zdroje střídavého napětí). Všechny tyristory mají některé funkce, které je třeba podrobněji diskutovat.

Vlastnosti tyristorů

Mezi velkým počtem charakteristik tohoto polovodičového prvku lze rozlišit nejvýznamnější:

1. Tyristory, jako diody, jsou schopny provádět elektrický proud pouze v jednom směru. V tomto případě pracují v systému jako usměrňovací dioda.
2. Ze stavu vypnutého tyristoru je možné tyristor přeložit vysláním signálu s určitým tvarem na řídicí elektrodu. Závěr - tyristor jako přepínač má dva stavy (oba jsou stabilní). Triak může pracovat stejným způsobem. Princip fungování elektronického typového klíče, který je na něm založen, je poměrně jednoduchý. Ale aby se vrátil do původního otevřeného stavu, je nutné splnit určité podmínky.
3. Proud řídicího signálu, který je nezbytný pro přechod tyristorového krystalu z uzamčeného režimu do otevřeného režimu, je mnohem menší než pracovní (doslova měřeno v miliampérech). To znamená, že tyristor má vlastnosti zesilovače proudu.
4. Je možné jemně doladit průměrný proud protékající připojeným zátěží za předpokladu, že zátěž je zapojena do série s tyristorem. Přesnost nastavení přímo závisí na délce signálu na řídicí elektrodě. V tomto případě funguje tyristor jako regulátor výkonu.

Tyristor a jeho struktura

Tyristor je polovodičový prvek, který má řídící funkce. Křišťál se skládá ze čtyř vrstev typu p a n, které se střídají. Triak je také postavený přesně. Princip práce, aplikace, struktura tohoto prvku a omezení použití jsou podrobněji popsány v článku.

Popisovaná struktura je také nazývána čtyřvrstvou strukturou. Extrémní oblast p-struktury s kladnou svorkou připojeného napájecího zdroje se nazývá anoda. Proto je druhá oblast n (také extrémní) katodou. Na něj je aplikováno záporné napětí napájecího zdroje.

Jaké jsou vlastnosti tyristoru

Pokud provedeme úplnou analýzu struktury tyristoru, pak najdeme v něm tři přechody (elektronová díra). V důsledku toho lze vytvořit ekvivalentní obvod pro polovodičové tranzistory (polární, bipolární, pole) a diody, což nám umožní pochopit, jak se tyristor chová, když je napájení řídicí elektrody vypnuto.

V případě, kdy je anoda kladná vůči katodě, dioda se uzavře a v důsledku toho se tyristor také chová podobně. V případě obrácení polarity se obě diody posunou, tyristor je také uzamčen. Triak funguje podobně.

Princip práce na prstech, samozřejmě, není příliš snadné vysvětlit, ale pokusíme se to dále.

Jak pracuje Thyristor Unlocking

Chcete-li porozumět principu tyristoru, musíte věnovat pozornost ekvivalentnímu obvodu. Může se skládat ze dvou polovodičových triod (tranzistory). Zde je vhodné zvážit proces odblokování tyristorů. Přes tyristorovou řídící elektrodu protéká určitý proud. V tomto případě proud má přímý směr. Tento proud se považuje za základní proud pro tranzistor s pn-n strukturou.

Proto v kolektoru bude proud vícekrát větší (je nutné vynásobit hodnotu řídícího proudu ziskem tranzistoru). Dále je vidět, že tato hodnota proudu je základní hodnotou pro druhý tranzistor s strukturou vodivosti pn a je odemčená. V tomto případě bude kolektorový proud druhého tranzistoru roven produkci faktorů zisku obou tranzistorů a původně nastaveného řídícího proudu. Triaky (princip fungování a řízení jsou popsány v článku) mají podobné vlastnosti.

Dále musí být tento proud shrnován s dříve nastaveným proudem řídicího obvodu. A bude se ukázat přesně hodnota, která je nutná k udržení prvního tranzistoru v odemčené poloze. V případě, kdy je řídící proud velmi velký, jsou současně nasyceny dva tranzistory. Interní OC udržuje svou vodivost i tehdy, když zmizí původní proud na řídicí elektrodě. Současně je při anodě tyristoru zjištěna poměrně vysoká proudová hodnota.

Jak odpojit tyristor

Přechod do zablokovaného stavu tyristoru je možný, pokud na řídicí elektrodu s otevřeným okruhem není aplikován žádný signál. V tomto případě proud klesne na určitou hodnotu, která se nazývá hypostatický proud (nebo proud omezení).

Tyristor se vypne také v případě, že do zátěžového obvodu dojde k odpojení. Nebo když napětí, které je aplikováno na obvod (vnější), mění jeho polaritu. K tomu dochází na konci každého poločasu v případě, kdy je obvod napájen střídavým zdrojem.

Když tyristor pracuje v obvodu stejnosměrný proud, zamykání lze provést jednoduchým spínačem nebo mechanickým tlačítkem. Je připojen k zatížení v sérii a používá se k odpojení okruhu. Princip práce je podobný regulátor výkonu na triaku, Nicméně v systému existují určité zvláštnosti.

Metody vypnutí tyristorů

Paralelně je však možné propojit přepínač, pak se proud anody vypne a tyristor se přemístí do zablokovaného stavu. Některé typy tyristorů lze opět zapnout, pokud jsou otevřeny kontakty vypínače. To lze vysvětlit tím, že při otevření kontaktů parazitní kondenzátory tyristorových přechodů akumulují náboj, čímž vzniká rušení.

Proto je žádoucí umístit spínač tak, aby byl umístěn mezi katodou a řídící elektrodou. Tím se zajistí, že tyristor se normálně vypne a přídržný proud je odpojen. Někdy pro zvýšení pohodlí a rychlosti a spolehlivosti se použije pomocný tyristor namísto mechanického klíče. Je třeba poznamenat, že práce triaku je v mnoha ohledech podobná práci tyristorů.

Triaky

A teď bližší k tématu článku - musíte zvážit zvláštní případ tyristoru - triaku. Princip fungování je podobný principu, který byl dříve zvažován. Ale existují určité rozdíly a charakteristiky. Proto musíme o tom podrobněji mluvit. Triak je nástroj založený na polovodičovém krystalu. Velmi často se používá v systémech pracujících se střídavým proudem.

Nejjednodušší definice tohoto zařízení je přepínač, ale ovladatelný. V uzamčeném stavu pracuje přesně jako přepínač s otevřenými kontakty. Pokud je na řídicí elektrodu triaku použit signál, zařízení se přepne do otevřeného stavu (režim vodivosti). Při provozu v tomto režimu je možné vytvořit paralelu se spínačem, jehož kontakty jsou uzavřeny.

Pokud není v řídícím obvodu signál žádný signál, v žádném poločase (při provozu ve střídavých obvodech) se triak přepne z otevřeného do uzavřeného režimu. Triaky jsou široce používány v reléovém režimu (například při konstrukci přepínačů nebo termostatů citlivých na světlo). Ale jsou také často používány v řídících systémech, které pracují podle principů fázové regulace napětí na zátěži (jsou hladkými regulátory).

Struktura a princip činnosti triaku

Triak není nic jiného než symetrický tyristor. Proto na základě jména lze usoudit, že lze snadno vyměnit za dva tyristory, které jsou paralelně zapnuté a vypnuty. V každém směru je schopen protékat proudem. Triak má tři hlavní výstupy - ovládání pro signalizaci a hlavní (anoda, katoda), aby mohly procházet pracovními proudy.

Triak (princip činnosti "figuríny" tohoto polovodičového prvku je dán vaší pozornosti) je otevřen, když minimální požadovaná hodnota proudu je dodávána do řídicího terminálu. Nebo v případě, kdy je rozdíl mezi dvěma dalšími elektrodami vyšší než maximální přípustná hodnota.

Ve většině případů překročení napětí způsobuje, že triak pracuje spontánně při maximální amplitudě napájecího napětí. Přechod do uzamčeného stavu nastane, když se změní polarita nebo když se provozní proud sníží na úroveň nižší, než je udržovací proud.

Jak otevřít triak

Při napájení ze sítě střídavý proud změna provozních režimů nastává v důsledku změny polarity napětí přes pracovní elektrody. Z tohoto důvodu lze v závislosti na polaritě řídícího proudu rozlišit čtyři typy tohoto postupu.

Řekněme, že mezi pracovními elektrodami je napětí. A na řídicí elektrodě je napětí napříč znaménkem naproti tomu, které je aplikováno na anodový obvod. V tomto případě se triak pohybuje podél kvadrantu - princip fungování, jak vidíte, je poměrně jednoduchý.

Existují čtyři kvadranty a pro každý z nich je definován proud odemykání, držení, inkluze. Otevírací proud musí být udržován až do doby, kdy několikrát (ve 2-3) překročí hodnotu přídržného proudu. Jedná se právě o proud přepínání triaků - minimální požadovaný proud odblokování. Pokud se zbavíte proudu v řídicím obvodu, triak bude ve vodivém stavu. V tomto režimu bude až do té doby pracovat, zatímco proud v anodovém obvodu bude větší než retenční proud.

Jaké jsou omezení použití triaků

Je obtížné použít, když je zatížení induktivní. Rychlost změny napětí a proudu je omezená. Když triak přechází z uzamčeného do otevřeného, ​​objeví se signifikantní proud ve vnějším obvodu. Napětí nepřichází okamžitě na napájecí svorky triaku. A moc se okamžitě rozvíjí a dosáhne poměrně velkých hodnot. Energie, která se rozptýlí kvůli malému prostoru, prudce zvyšuje teplotu polovodičů.

V případě překročení kritické hodnoty je zničení krystalu, v důsledku příliš rychlého nárůstu proudu. Pokud je triak, který je v uzamčeném stavu, vyvolávají napětí a řezání ji zvýšit, bude otvor kanálu (v nepřítomnosti řídícího obvodu signálu). Tento jev je možno pozorovat v důsledku skutečnosti, že akumulace náboje nastává uvnitř těchto parazitních kapacit polovodiče. A nabíjecí proud má dostatečnou hodnotu pro odemčení triaku.