En triac ( triode tyristor ) eller triac (fra engelsk TRIAC - triode for vekselstrøm ) er en halvleder enhed, som er en type tyristor og bruges til at skifte i AC kredsløb . I elektronik betragtes det ofte som en styret kontakt (nøgle) . I modsætning til en tyristor, som har en katode og en anode svarende til den polaritet, som jævnstrøm kan løbe ved, er det forkert at kalde triacens hoved(effekt)konklusioner for en katode eller en anode i en triac, da på grund af strukturen af triacen er de begge på samme tid. Men ifølge metoden til at tænde i forhold til kontrolelektroden adskiller triacens hovedkonklusioner sig, og der er deres analogi med katoden og anoden af tyristoren. I den viste figur kaldes den øverste output af triacen ifølge diagrammet output 1 eller en betinget katode (i udenlandsk litteratur A1 eller MT1), den nederste er output 2 eller en betinget anode (i udenlandsk litteratur A2 eller MT2) , udgangen til højre er en kontrolelektrode (i udenlandsk litteraturport) .
En triac bruges til at styre en vekselstrømsdrevet belastning .
For at styre belastningen er triacens hovedelektroder forbundet i serie med belastningen. I lukket tilstand er triac-ledningen fraværende, belastningen er slukket. For at låse triacen op, skal der påføres et potentiale på kontrolelektroden i forhold til ben 1. Som et resultat låses triacen op, ledning sker mellem triacens hovedelektroder , belastningen tændes. Efter oplåsning forbliver triacen, som en unipolær ikke -låsbar tyristor , tændt, indtil belastningsstrømmen falder under holdestrømmen, selvom strømforsyningen til styreelektroden stoppes. På grund af det faktum, at triacs bruges til at skifte i vekselstrømkredsløb , falder strømværdien til nul hver periode, i disse øjeblikke afbrydes belastningen automatisk, og det er ikke nødvendigt at bruge separate kredsløb til at låse den symmetriske tyristor.
I modsætning til unipolære tyristorer er der ingen låsbare symmetriske tyristorer.
Volt-ampere karakteristik (VAC) triac
Triac krystalstruktur
Triacen har en fem-lags halvlederstruktur. Forenklet kan en triac repræsenteres som et ækvivalent kredsløb af to triode tyristorer (trinistorer) forbundet i anti-parallel. Det skal dog bemærkes, at kontrollen af en triac adskiller sig fra kontrollen af to anti-parallelle trinistorer.
For at låse triacen op, aktiveres dens kontrolelektrode i forhold til ben 1 (betinget katode). Polariteten af spændingen på styreelektroden i forhold til ben 1 kan enten være negativ eller positiv. Afhængigt af polariteten af spændingen ved ben 2 (betinget anode) og polariteten af spændingen ved styreelektroden taler de om kontrolkvadranter: I kvadrant svarer til positiv polaritet ved pin 2 og kontrolelektroden, II kvadrant - positiv polaritet ved ben 2 og negativ på kontrolelektroden, III kvadrant - negativ polaritet ved ben 2 og kontrolelektroden og IV kvadrant - negativ polaritet ved pin 2 og positiv ved kontrolelektroden.
Som regel fungerer alle triacer godt i I, II og III kvadranter. Der er også såkaldte. fire kvadratiske triacer, der fungerer stabilt i alle fire kvadranter. Men i dette tilfælde er egenskaberne for en sådan triac, når der bruges IV-kvadranten, værre: grænseværdien for strømstigningshastigheden dI / dt er lavere, oplåsningstiden er længere, og en højere strøm af styreelektroden er påkrævet .
EksempelFor eksempel, for en 4-kvadrant triac BT139-600E [1] er grænseværdien for dI/dt i I-III kvadranter 50 A/μs, og i IV kun 10 A/μs, mens for pålidelig oplåsning i I- III kvadranter er det nok 10 mA, og IV kvadranten kræver 25 mA.
I denne henseende anbefales det at designe enheder for ikke at bruge IV-kvadranten. For at gøre dette skal polariteten af spændingen ved styreelektroden matche polariteten ved ben 2 eller altid være negativ, mens triac vil arbejde i kvadranter I og III eller II og III. Der anvendes ofte en triac-kontrolmetode, hvor et signal tilføres styreelektroden fra en betinget anode gennem en strømbegrænsende modstand og en switch, der kan bruges som en laveffekt triac optokobler , styret af en controller eller andet enhed. Den mest almindeligt anvendte metode til triac-styring er, hvor signalet til styreelektroden føres fra en betinget anode gennem en strømbegrænsende modstand og en omskifter. Det er ofte praktisk at styre en triac ved at indstille en vis strømstyrke på kontrolelektroden, tilstrækkelig til at låse den op.
Ved brug af en triac pålægges der restriktioner, især ved en induktiv belastning. Begrænsningerne vedrører spændingsændringshastigheden (dU/dt) mellem triacens hovedelektroder og ændringshastigheden af driftsstrømmen di/dt. Overskridelse af spændingsændringshastigheden på triacen (på grund af tilstedeværelsen af dens interne kapacitans), såvel som størrelsen af denne spænding, kan føre til uønsket åbning af triacen. Overskridelse af strømstigningshastigheden mellem hovedelektroderne, såvel som størrelsen af denne strøm, kan beskadige triacen. Der er andre parametre, der er underlagt begrænsninger i overensstemmelse med de maksimalt tilladte driftsbetingelser. Disse parametre inkluderer strøm og spænding af kontrolelektroden, husets temperatur, den effekt, der afgives af enheden osv.
Faren for at overskride strømstigningshastigheden er som følger. På grund af den dybe positive feedback sker overgangen af triacen til åben tilstand som en lavine, men på trods af dette kan oplåsningsprocessen vare op til flere mikrosekunder, hvorunder store værdier af strøm og spænding påføres samtidigt til triacen. Derfor, selvom spændingsfaldet over en helt åben triac er lille, kan den øjeblikkelige effekt under åbningen af triac nå en stor værdi. Dette er ledsaget af frigivelsen af termisk energi, som ikke har tid til at sprede sig og kan føre til overophedning og beskadigelse af krystallen.
En af måderne til at beskytte triacen mod spændingsstigninger, når du arbejder med en induktiv belastning, er at tænde for varistoren parallelt med triacens hovedkonklusioner. For at beskytte triacen mod at overskride spændingsændringshastigheden bruges den såkaldte snubberkæde ( RC-kredsløb ), som er forbundet på samme måde.
Triacens modstand mod ødelæggelse, når den tilladte strømstigningshastighed (dI/dt) overskrides, afhænger af den interne modstand og induktans af strømkilden og belastningen [2] . Ved drift på en kapacitiv belastning er det nødvendigt at indføre en passende induktans i kredsløbet.
Der er to hovedområder for anvendelse af triacs: til at skifte belastninger i AC-kredsløb og til at kontrollere belastningseffekt ved at ændre spændingen. De vigtigste fordele ved en triac som omskiftningsenhed inkluderer en høj omkoblingsressource og høj omskiftningshastighed sammenlignet med et elektromagnetisk relæ , samt evnen til at skifte vekselstrøm med en enhed, hvilket adskiller den fra alle typer transistorer .
For at ændre spændingen ved belastningen bruges faseregulering som en del af en tyristorregulator . Sådanne regulatorer bruges i vid udstrækning til at styre hastigheden af AC- kollektormotorer i husholdningsapparater , i elværktøj ; at kontrollere kraften af varmeanordninger; samt i lysregulatorer - lysdæmpere .
I 1963 var triac-design allerede kendt [3] . Mordovian Research Electrotechnical Institute [4] ansøgte om et copyright-certifikat for en symmetrisk tyristor den 22. juni 1963 [3] [5] , det vil sige tidligere [5] end patentansøgningen fra det amerikanske selskab General Electric blev indgivet [6 ] [7] .