Un triac ( triodă tiristor ) sau triac (din engleză TRIAC - triode for alternating current ) este un dispozitiv semiconductor, care este un tip de tiristor și utilizat pentru comutarea în circuitele de curent alternativ . Adesea considerat în electronică ca un comutator controlat (cheie). Spre deosebire de un tiristor, care are un catod și un anod corespunzător polarității la care poate curge curentul continuu, este incorect să numim concluziile principale (de putere) ale triacului catod sau anod într-un triac, deoarece datorită structurii ale triacului sunt ambele in acelasi timp. Cu toate acestea, conform metodei de pornire în raport cu electrodul de control, principalele concluzii ale triacului diferă și există o analogie cu catodul și anodul tiristorului. În figura prezentată, ieșirea de sus a triacului conform diagramei se numește ieșire 1 sau catod condiționat (în literatura străină A1 sau MT1), cea de jos este ieșirea 2 sau anod condiționat (în literatura străină A2 sau MT2) , ieșirea din dreapta este un electrod de control (în literatura străină poarta) .
Un triac este utilizat pentru a controla o sarcină alimentată cu curent alternativ .
Pentru a controla sarcina, electrozii principali ai triacului sunt conectați în serie cu sarcina. În stare închisă, conducerea triacului este absentă, sarcina este oprită. Pentru a debloca triacul, trebuie aplicat un potențial electrodului de control în raport cu pinul 1. Ca urmare, triacul este deblocat, are loc conducția între electrozii principali ai triacului , sarcina este pornită. După deblocare, triacul, ca un tiristor unipolar neblocabil , rămâne pornit până când curentul de sarcină scade sub curentul de menținere, chiar dacă alimentarea cu curent la electrodul de control este oprită. Datorită faptului că triacurile sunt utilizate pentru comutarea în circuite de curent alternativ , valoarea curentului scade la zero în fiecare perioadă, în aceste momente sarcina este deconectată automat și nu este necesară utilizarea circuitelor separate pentru a bloca tiristorul simetric.
Spre deosebire de tiristoarele unipolare, nu există tiristoare simetrice blocabile .
Triac caracteristică volt-amper (VAC).
Structura cristalină triac
Triac-ul are o structură semiconductoare cu cinci straturi. Simplificat, un triac poate fi reprezentat ca un circuit echivalent din două tiristoare triode (trinistoare) conectate în anti-paralel. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că controlul unui triac diferă de controlul a doi trinistori anti-paraleli.
Pentru a debloca triacul, electrodul său de control este alimentat în raport cu pinul 1 (catod condiționat). Polaritatea tensiunii de pe electrodul de control în raport cu pinul 1 poate fi fie negativă, fie pozitivă. În funcție de polaritatea tensiunii la pinul 2 (anodul condiționat) și de polaritatea tensiunii la electrodul de control, se vorbește de cadranele de control : cadranul I corespunde polarității pozitive la pinul 2 și electrodul de control, cadranul II - polaritate pozitivă la pinul 2 și negativ pe electrodul de control, cadranul III - polaritate negativă la pinul 2 și electrodul de control și cadranul IV - polaritate negativă la pinul 2 și pozitiv la electrodul de control.
De regulă, toate triacurile funcționează bine în cadranele I, II și III. Există, de asemenea, așa-numitele. triacuri de patru pătrate care funcționează stabil în toate cele patru cadrane. Cu toate acestea, în acest caz, caracteristicile unui astfel de triac atunci când se utilizează cadranul IV sunt mai rele: valoarea limită a ratei de creștere a curentului dI / dt este mai mică, timpul de deblocare este mai lung și este necesar un curent mai mare al electrodului de control. .
ExempluDe exemplu, pentru un triac cu 4 cadrane BT139-600E [1] , valoarea limită a dI / dt în cadranele I-III este de 50 A / μs, iar în IV doar 10 A / μs, în timp ce pentru deblocarea fiabilă în I- Cadrele III este suficient 10 mA, iar cadranul IV necesită 25 mA.
În acest sens, se recomandă proiectarea dispozitivelor pentru a nu folosi cadranul IV. Pentru a face acest lucru, polaritatea tensiunii la electrodul de control trebuie să se potrivească cu polaritatea pinului 2 sau să fie întotdeauna negativă, în timp ce triacul va funcționa în cadranele I și III sau II și III. Este adesea folosită o metodă de control triac, în care un semnal este furnizat electrodului de control de la un anod condiționat printr-un rezistor de limitare a curentului și un comutator, care poate fi folosit ca optocupler triac de putere redusă , controlat de un controler sau alt dispozitiv. Cea mai des folosită metodă de control triac este în care semnalul către electrodul de control este alimentat de la un anod condiționat printr-un rezistor de limitare a curentului și un comutator. Este adesea convenabil să controlați un triac setând o anumită putere de curent a electrodului de control, suficientă pentru a-l debloca.
Când se utilizează un triac, sunt impuse restricții, în special cu o sarcină inductivă . Limitările se referă la rata de schimbare a tensiunii (dU/dt) între electrozii principali ai triacului și rata de schimbare a curentului de funcționare di/dt. Depășirea ratei de schimbare a tensiunii pe triac (datorită prezenței capacității sale interne), precum și mărimea acestei tensiuni, poate duce la deschiderea nedorită a triacului. Depășirea ratei de creștere a curentului între electrozii principali, precum și magnitudinea acestui curent, pot deteriora triacul. Există și alți parametri care sunt supuși restricțiilor în conformitate cu condițiile de funcționare maxime admise. Acești parametri includ curentul și tensiunea electrodului de control, temperatura carcasei, puterea disipată de dispozitiv etc.
Pericolul depășirii ratei de creștere a curentului este următorul. Datorită feedback-ului pozitiv profund, trecerea triacului la starea deschisă are loc ca o avalanșă, dar, în ciuda acestui fapt, procesul de deblocare poate dura până la câteva microsecunde, timp în care valori mari de curent și tensiune sunt aplicate simultan la triacul. Prin urmare, chiar dacă căderea de tensiune pe un triac complet deschis este mică, puterea instantanee în timpul deschiderii triacului poate atinge o valoare mare. Aceasta este însoțită de eliberarea de energie termică, care nu are timp să se disipeze și poate duce la supraîncălzire și deteriorarea cristalului.
Una dintre modalitățile de a proteja triacul de supratensiuni atunci când lucrați cu o sarcină inductivă este pornirea varistorului în paralel cu principalele concluzii ale triacului. Pentru a proteja triacul împotriva depășirii ratei de schimbare a tensiunii, se folosește așa-numitul lanț de amortizor ( circuit RC ), care este conectat în același mod.
Rezistența triac-ului la distrugere atunci când rata de creștere admisibilă a curentului (dI / dt) este depășită depinde de rezistența internă și inductanța sursei de putere și a sarcinii [2] . Când funcționează pe o sarcină capacitivă, este necesar să se introducă o inductanță adecvată în circuit.
Există două domenii principale de utilizare a triacurilor: pentru comutarea sarcinilor în circuitele de curent alternativ și pentru controlul puterii sarcinii prin schimbarea tensiunii. Principalele avantaje ale unui triac ca dispozitiv de comutare includ o resursă mare de comutare și o viteză mare de comutare în comparație cu un releu electromagnetic , precum și capacitatea de a comuta curentul alternativ cu un singur dispozitiv, ceea ce îl deosebește de toate tipurile de tranzistori .
Pentru a modifica tensiunea la sarcină, reglarea fazei este utilizată ca parte a unui regulator tiristor . Astfel de regulatoare sunt utilizate pe scară largă pentru a controla viteza motoarelor colectoare de curent alternativ în aparatele de uz casnic , în sculele electrice ; pentru a controla puterea dispozitivelor de încălzire; cat si in regulatoarele de lumina - dimmer .
Până în 1963, modelele triacurilor erau deja cunoscute [3] . Institutul Electrotehnic de Cercetare Mordovian [4] a solicitat un certificat de drept de autor pentru un tiristor simetric la 22 iunie 1963 [3] [5] , adică mai devreme [5] decât a fost depusă cererea de brevet de la corporația americană General Electric [6] ] [7] .