Triac ( triodityristori ) tai triac ( englanniksi TRIAC-triode for vaihtovirta ) on puolijohdelaite, joka on eräänlainen tyristori ja jota käytetään vaihtovirtapiireissä kytkemiseen . Elektroniikassa sitä pidetään usein ohjattavana kytkimenä (avaimena). Toisin kuin tyristori, jossa on katodi ja anodi, jotka vastaavat tasavirran polariteettia, triakin pääjohtopäätöksiä (teho) on väärin kutsua katodiks tai triacissa oleva anodi, koska rakenteesta johtuen triacista ne ovat molemmat yhtä aikaa. Kuitenkin, ohjauselektrodiin liittyvän päällekytkentätavan mukaan triakin tärkeimmät johtopäätökset eroavat, ja niiden analogia on tyristorin katodin ja anodin kanssa. Kuvassa kaavion mukaista triakin ylälähtöä kutsutaan lähtöksi 1 tai ehtokatodiksi (ulkomaisessa kirjallisuudessa A1 tai MT1), alempi on lähtö 2 tai ehdollinen anodi (ulkomaisessa kirjallisuudessa A2 tai MT2) , oikealla oleva lähtö on ohjauselektrodi (ulkomaisessa kirjallisuudessa portti).
Triakia käytetään ohjaamaan vaihtovirtakäyttöistä kuormaa .
Kuorman ohjaamiseksi triakin pääelektrodit on kytketty sarjaan kuorman kanssa. Suljetussa tilassa triac-johtavuus puuttuu, kuorma on kytketty pois päältä. Triakin lukituksen avaamiseksi ohjauselektrodiin on kohdistettava potentiaali nastan 1 suhteen. Tämän seurauksena triakki vapautuu, triakin pääelektrodien välillä tapahtuu johtamista , kuorma kytketään päälle. Lukituksen avaamisen jälkeen triac, kuten yksinapainen ei -lukittava tyristori , pysyy päällä, kunnes kuormitusvirta laskee pitovirran alapuolelle, vaikka virransyöttö ohjauselektrodille katkaistaan. Koska vaihtovirtapiireissä käytetään triaceja , virran arvo putoaa nollaan joka jakso, jolloin kuorma katkeaa automaattisesti eikä symmetrisen tyristorin lukitsemiseen tarvitse käyttää erillisiä piirejä.
Toisin kuin yksinapaisissa tyristoreissa, niissä ei ole lukittavia symmetrisiä tyristoreita.
Voltti-ampeeriominaisuus (VAC) triac
Triac-kiderakenne
Triacissa on viisikerroksinen puolijohderakenne. Yksinkertaistettuna triakki voidaan esittää kahden vastarinnakkaiskytketyn triodityristorin (trinistorin) vastaavana piirinä . On kuitenkin huomattava, että triakin ohjaus eroaa kahden anti-rinistorin ohjauksesta.
Triakin lukituksen avaamiseksi sen ohjauselektrodi saa jännitteen nastan 1 (ehdollinen katodi) suhteen. Ohjauselektrodin jännitteen napaisuus nastan 1 suhteen voi olla joko negatiivinen tai positiivinen. Riippuen nastan 2 jännitteen napaisuudesta (ehdollinen anodi) ja jännitteen polariteetista ohjauselektrodilla, he puhuvat ohjauskvadranteista : I kvadrantti vastaa positiivista napaisuutta nastassa 2 ja ohjauselektrodissa, II kvadrantti - positiivinen polariteetti. nastassa 2 ja negatiivinen ohjauselektrodissa, III kvadrantti - negatiivinen polariteetti nastassa 2 ja ohjauselektrodi ja IV kvadrantti - negatiivinen polariteetti nastassa 2 ja positiivinen ohjauselektrodissa.
Pääsääntöisesti kaikki triacit toimivat hyvin I, II ja III kvadranteissa. On myös ns. neljän neliön triacit, jotka toimivat vakaasti kaikissa neljässä kvadrantissa. Tässä tapauksessa tällaisen triakin ominaisuudet IV-kvadranttia käytettäessä ovat kuitenkin huonommat: virran nousunopeuden dI / dt raja-arvo on pienempi, lukituksen avausaika on pidempi ja ohjauselektrodin virtaa tarvitaan korkeampi. .
EsimerkkiEsimerkiksi 4-kvadrantin triacissa BT139-600E [1] dI / dt:n raja-arvo I-III-kvadranteissa on 50 A / μs ja IV:ssä vain 10 A / μs, kun taas luotettavalle lukituksen avaamiselle I- III kvadrantissa riittää 10 mA ja IV kvadrantissa 25 mA.
Tältä osin on suositeltavaa suunnitella laitteet siten, että IV-kvadranttia ei käytetä. Tätä varten ohjauselektrodin jännitteen napaisuuden on vastattava nastan 2 napaisuutta tai oltava aina negatiivinen, kun taas triac toimii kvadranteissa I ja III tai II ja III. Usein käytetään triac-säätömenetelmää, jossa signaali syötetään ohjauselektrodille ehdolliselta anodilta virtaa rajoittavan vastuksen ja kytkimen kautta, jota voidaan käyttää pienitehoisena triac- optoerottimena ohjattuna ohjaimella tai muulla. laite. Yleisimmin käytetty triac-säätömenetelmä on, että signaali ohjauselektrodille syötetään ehdolliselta anodilta virtaa rajoittavan vastuksen ja kytkimen kautta. Usein on kätevää ohjata triakia asettamalla ohjauselektrodille tietty virranvoimakkuus, joka riittää sen avaamiseen.
Triakia käytettäessä asetetaan rajoituksia, erityisesti induktiivisen kuorman kanssa. Rajoitukset koskevat jännitteen muutosnopeutta (dU/dt) triakin pääelektrodien välillä ja käyttövirran di/dt muutosnopeutta. Triakin jännitteen muutosnopeuden (sen sisäisen kapasitanssin olemassaolon vuoksi) sekä tämän jännitteen suuruuden ylittäminen voi johtaa triakin ei-toivottuun avautumiseen. Pääelektrodien välisen virran nousunopeuden ja tämän virran suuruuden ylittäminen voi vahingoittaa triakia. On muitakin parametreja, joihin sovelletaan rajoituksia suurinta sallittua käyttöehtoa noudattaen. Nämä parametrit sisältävät ohjauselektrodin virran ja jännitteen, kotelon lämpötilan, laitteen hävittämän tehon jne.
Virran nousunopeuden ylityksen vaara on seuraava. Syvän positiivisen palautteen ansiosta triakin siirtyminen avoimeen tilaan tapahtuu lumivyörynä, mutta tästä huolimatta lukituksen avausprosessi voi kestää jopa useita mikrosekunteja, jonka aikana suuret virran ja jännitteen arvot kohdistuvat samanaikaisesti triac. Tästä syystä, vaikka jännitehäviö täysin avoimessa triacissa on pieni, hetkellinen teho triakin avautumisen aikana voi saavuttaa suuren arvon. Tähän liittyy lämpöenergian vapautuminen, jolla ei ole aikaa haihtua ja joka voi johtaa ylikuumenemiseen ja kiteen vaurioitumiseen.
Yksi tavoista suojata triakia jännitepiikkeiltä induktiivisen kuorman kanssa työskenneltäessä on kytkeä varistori päälle samanaikaisesti triakin pääjohtopäätösten kanssa. Triakin suojaamiseksi jännitteen muutosnopeuden ylityksestä käytetään ns. snubber-ketjua ( RC circuit ), joka kytketään samalla tavalla.
Triakin tuhoutumisvastus, kun sallittu virran nousunopeus (dI / dt) ylittyy, riippuu teholähteen ja kuorman sisäisestä resistanssista ja induktanssista [2] . Kun käytetään kapasitiivista kuormaa, piiriin on liitettävä sopiva induktanssi.
Triacilla on kaksi pääkäyttöaluetta: vaihtovirtapiirien kuormien kytkemiseen ja kuormituksen tehon ohjaukseen jännitettä muuttamalla. Triacin tärkeimmät edut kytkinlaitteena ovat korkea kytkentäresurssi ja korkea kytkentänopeus verrattuna sähkömagneettiseen releeseen , sekä kyky kytkeä vaihtovirtaa yhdellä laitteella, mikä erottaa sen kaikentyyppisistä transistoreista .
Kuorman jännitteen muuttamiseen käytetään vaihesäätöä osana tyristorisäädintä . Tällaisia säätimiä käytetään laajalti AC - keräinmoottoreiden nopeuden säätämiseen kodinkoneissa , sähkötyökaluissa ; ohjata lämmityslaitteiden tehoa; sekä valonsäätimiin - himmentimiin .
Vuoteen 1963 mennessä triac-mallit olivat jo tiedossa [3] . Mordovian Research Electrotechnical Institute [4] haki tekijänoikeustodistusta symmetriselle tyristorille 22. kesäkuuta 1963 [3] [5] , toisin sanoen aikaisemmin [5] kuin amerikkalaisen General Electricin patenttihakemus jätettiin [6] ] [7] .