A triac ( trióda tirisztor ) vagy triac (az angol TRIAC - triode for váltóáram szóból ) egy félvezető eszköz, amely egyfajta tirisztor és váltakozó áramú áramkörök kapcsolására szolgál . Az elektronikában gyakran vezérelt kapcsolónak (kulcsnak) tekintik . Ellentétben a tirisztorral, amelynek katódja és anódja megfelel az egyenáram polaritásának, helytelen a triac fő (teljesítmény) következtetéseit katódnak vagy triacban anódnak nevezni, mivel a szerkezetből adódóan a triac közül mindkettő egyszerre. A vezérlőelektródhoz viszonyított bekapcsolás módja szerint azonban a triac fő következtetései eltérnek, és van analógiájuk a tirisztor katódjával és anódjával. Az ábrán a triac felső kimenetét a diagram szerint 1-es kimenetnek vagy feltételes katódnak nevezzük (a külföldi szakirodalomban A1 vagy MT1), az alsót 2-es kimenetnek vagy feltételes anódnak (a külföldi szakirodalomban A2 vagy MT2) nevezzük. , a jobb oldali kimenet egy vezérlőelektróda (a külföldi szakirodalomban gate) .
A triac a váltakozó áramú terhelés szabályozására szolgál .
A terhelés szabályozásához a triac fő elektródáit sorba kell kötni a terheléssel. Zárt állapotban a triac vezetés hiányzik, a terhelés ki van kapcsolva. A triac feloldásához potenciált kell alkalmazni a vezérlőelektródára az 1. érintkezőhöz képest. Ennek eredményeként a triac feloldódik, a triac fő elektródái között vezetés történik , a terhelés bekapcsol. A feloldás után a triac, mint egy egypólusú, nem zárható tirisztor , bekapcsolva marad mindaddig, amíg a terhelési áram a tartóáram alá nem esik, még akkor is, ha a vezérlőelektródára irányuló áramellátás leáll. Tekintettel arra, hogy váltakozó áramú áramkörökben triacokat használnak , az áramérték minden periódusban nullára csökken, ezekben a pillanatokban a terhelés automatikusan lekapcsol, és nem szükséges külön áramkörök használata a szimmetrikus tirisztor reteszeléséhez.
Az unipoláris tirisztorokkal ellentétben nincsenek zárható szimmetrikus tirisztorok.
Volt-amper karakterisztika (VAC) triac
Triac kristályszerkezet
A triac ötrétegű félvezető szerkezettel rendelkezik. Leegyszerűsítve a triac ábrázolható két anti-párhuzamosan összekapcsolt trióda tirisztor (trinisztor) egyenértékű áramköreként. Meg kell azonban jegyezni, hogy egy triac vezérlése eltér két anti-párhuzamos trinistor vezérlésétől.
A triac feloldásához a vezérlőelektródája feszültség alá kerül az 1. érintkezőhöz (feltételes katód) képest. A vezérlőelektródon lévő feszültség polaritása az 1. érintkezőhöz viszonyítva lehet negatív vagy pozitív. A 2. érintkező feszültségének polaritásától (feltételes anód) és a vezérlőelektródon lévő feszültség polaritásától függően vezérlőkvadránsokról beszélnek : az I kvadráns a 2. érintkező és a vezérlőelektróda pozitív polaritásának felel meg, a II kvadráns - pozitív polaritás a 2. érintkezőnél és negatív a vezérlőelektródán, III. kvadráns - negatív polaritás a 2. érintkezőnél és a vezérlőelektróda és IV. kvadráns - negatív polaritás a 2. érintkezőnél és pozitív a vezérlőelektródánál.
Általános szabály, hogy minden triac jól működik az I, II és III kvadránsban. Vannak még ún. négyszögletes triák, amelyek mind a négy kvadránsban stabilan működnek. Ebben az esetben azonban az ilyen triac jellemzői az IV kvadráns használatakor rosszabbak: az áramemelkedési sebesség dI / dt határértéke alacsonyabb, a feloldási idő hosszabb, és a vezérlőelektróda nagyobb áramára van szükség. .
PéldaPéldául egy 4 kvadráns triac BT139-600E [1] esetében a dI / dt határértéke az I-III negyedekben 50 A / μs, IV-ben pedig csak 10 A / μs, míg a megbízható feloldáshoz az I- A III. kvadránsban 10 mA, a IV. kvadránsban 25 mA.
Ebben a tekintetben ajánlatos az eszközöket úgy megtervezni, hogy ne használják az IV kvadránst. Ehhez a vezérlőelektródán a feszültség polaritásának meg kell egyeznie a 2. érintkező polaritásával, vagy mindig negatívnak kell lennie, míg a triac az I. és III. vagy a II. és III. kvadránsban működik. Gyakran használnak triac vezérlési módszert, amelyben a feltételes anódról áramkorlátozó ellenálláson és kapcsolón keresztül jelet juttatnak a vezérlőelektródához, amely kis teljesítményű triac optocsatolóként használható , vezérlővel vagy más vezérlővel vezérelve. eszköz. A triac szabályozás leggyakrabban használt módszere az, hogy a vezérlőelektródára érkező jelet egy feltételes anódról táplálják egy áramkorlátozó ellenálláson és egy kapcsolón keresztül. Gyakran kényelmes a triac vezérlése a vezérlőelektróda bizonyos áramerősségének beállításával, amely elegendő a reteszeléshez.
A triac használatakor korlátozások vonatkoznak, különösen induktív terhelés esetén. A korlátozások a triac főelektródái közötti feszültségváltozás sebességére (dU/dt) és a di/dt üzemi áram változási sebességére vonatkoznak. A triac feszültségváltozási sebességének túllépése (a belső kapacitásának jelenléte miatt), valamint ennek a feszültségnek a nagysága a triac nemkívánatos nyitásához vezethet. A főelektródák közötti áramemelkedés sebességének, valamint az áram nagyságának túllépése károsíthatja a triacot. Vannak más paraméterek is, amelyekre a maximálisan megengedett üzemi feltételeknek megfelelően korlátozások vonatkoznak. Ezek a paraméterek magukban foglalják a vezérlőelektróda áramát és feszültségét, a ház hőmérsékletét, a készülék által disszipált teljesítményt stb.
Az áramemelkedés mértékének túllépésének veszélye a következő. A mély pozitív visszacsatolás miatt a triac nyitott állapotba való átmenete lavinaszerűen megy végbe, de ennek ellenére a feloldási folyamat akár több mikroszekundumig is eltarthat, amely során egyszerre nagy áram- és feszültségértékek kapcsolódnak be. a triac. Ezért, bár a feszültségesés egy teljesen nyitott triac esetén kicsi, a triac nyitásakor a pillanatnyi teljesítmény nagy értéket érhet el. Ez hőenergia felszabadulásával jár, amelynek nincs ideje eloszlani, és túlmelegedéshez és a kristály károsodásához vezethet.
Az induktív terheléssel végzett munka során a triac feszültségingadozás elleni védelmének egyik módja a varisztor bekapcsolása a triac fő következtetéseivel párhuzamosan. A triac feszültségváltozási sebességének túllépésétől való megóvása érdekében az úgynevezett snubber láncot ( RC áramkör ) használják, amely ugyanilyen módon van csatlakoztatva.
A megengedett áramemelkedési sebesség (dI / dt) túllépése esetén a triac tönkremenetelével szembeni ellenállása az áramforrás és a terhelés belső ellenállásától és induktivitásától függ [2] . Ha kapacitív terhelésen működik, megfelelő induktivitást kell bevezetni az áramkörbe.
A triacoknak két fő felhasználási területe van: a váltakozó áramú áramkörök terheléseinek kapcsolására és a terhelési teljesítmény szabályozására a feszültség változtatásával. A triac, mint kapcsolóeszköz fő előnyei közé tartozik a nagy kapcsolási erőforrás és a nagy kapcsolási sebesség az elektromágneses reléhez képest , valamint a váltakozó áram egy eszközzel való kapcsolásának képessége, amely megkülönbözteti minden típusú tranzisztortól .
A terhelés feszültségének megváltoztatásához a fázisszabályozást a tirisztoros szabályozó részeként használják . Az ilyen szabályozókat széles körben alkalmazzák háztartási készülékekben , elektromos kéziszerszámokban a váltakozó áramú kollektormotorok fordulatszámának szabályozására ; a fűtőberendezések teljesítményének szabályozására; valamint fényszabályozókban - dimmerekben .
1963-ban már ismerték a triac-terveket [3] . A Mordovian Research Electrotechnical Institute [4] 1963. június 22-én kért szerzői jogi tanúsítványt egy szimmetrikus tirisztorra [3] [5] , vagyis korábban [5] , mint az amerikai General Electric vállalat szabadalmi bejelentése [6] ] [7] .