TRIAK
(rysunek1)
Zasada działania: triak załącza się niezależnie od polaryzacji albo od impulsu bramkowego albo od przekroczenia napięcia przełączenia.
Dwukierunkowy tyrystor jest trójelektrodowym elementem półprzewodnikowym, który włączany jest sygnałem bramkowym cechującym się zmienną polaryzacją oraz przewodzeniem prądu w obu kierunkach. Dzięki swojemu działaniu może on zastąpić dwa zwykłe tyrystory, które połączylibyśmy w przeciwległym układzie. Na początku dwukierunkowe tyrystory wykonywano, aby uprościć regulację mocy w układach prądu zmiennego. W chwili obecnej triaki stosowane są powszechnie w urządzeniach wyposażonych w regulację fazy, a również jako bezstykowe, tanie łączniki mocy. Niestety dosyć skomplikowana technologia oraz mniejsza niezawodność stanowią często przeszkodę w zastosowaniu tego typu elementów na szeroką skalę. Pomimo tych niedogodności stale kontynuowane i rozszerzane są prace nad tyrystorami dwukierunkowymi, aby umożliwić połączenie funkcji, które spełnia razem kilka elementów, w ramach pojedynczego urządzenia. Triaki produkuje się w sposób podobny do tyrystorów jednokierunkowych, czyli w obudowach śrubowych, plastikowych oraz pastylkowych wraz z jednostronnymi lub dwustronnymi radiatorami.
Zasada działania triaka:
Stan I+. Wyprowadzenie A2 posiada dodatni potencjał względem elektrody A1, również prąd sterującej elektrody ma znak dodatni. W stanie tym triak pracuje identycznie jak zwykły tyrystor.
Stan I-. Wyprowadzenie A2 posiada dodatni potencjał względem elektrody A1, natomiast prąd sterującej elektrody ma znak ujemny. W stanie tym triak zachowuje się identycznie jak tyrystor wyposażony w pomocnicze złącze sterujące.
Stan III-. Wyprowadzenie A2 posiada ujemny potencjał względem elektrody A1, również prąd elektrody sterującej ma znak ujemny. W stanie tym triak posiada oddaloną elektrodę sterującą.
Stan III+. Wyprowadzenie A2 posiada ujemny potencjał w stosunku do A1, natomiast prąd elektrody sterującej ma znak dodatni. Złącze A1 p - n, polaryzowane jest w kierunku przewodzenia i odpowiada za wstrzykiwanie elektronów, które osiągają główne złącze p - n oraz polaryzują je bardziej przepustowo. Prąd, który płynie od A1 do A2 rośnie aż do momentu wyłączenia się tyrystora. Optymalne warunki dla sterowania triaka są uzyskiwane dla stanów III- oraz I+, czyli przy sterowaniu impulsami o zmieniającej się polaryzacji, przy czym impuls bramkowy dodatni musi pojawić się przy dodatnim napięciu odłożonym na elektrodzie A2.
Jeżeli Ib = 0, to triak natychmiast blokuje dowolnej biegunowości napięcie, naturalnie pod warunkiem nieprzekroczenia wartości napięcia przełączenia UBO. Zarówno prąd podtrzymywania triaka, jak i zależność temperaturowa tego prądu, są takie same jak w przypadku, opisywanego wcześniej, zwykłego tyrystora. Jako, że triak przewodzi w obu kierunkach nie można go włączać tak samo jak zwykłego tyrystora. Aby zapewnić niezawodność wyłączenia triaka, konieczne jest obniżenie prądu natężenia mniejszego od wartości prądu w stanie podtrzymania. Aby akcja wyłączenia zaszła poprawnie triak powinien znaleźć się w tym stanie w ciągu przedziału czasu, który jest niezbędny do rekombinacji zebranego ładunku.
Charakterystyka (rys2)
Zakresy pracy (rys3)
Najczęściej pracują w QI i QIII - zasilanie bramki ma tą samą polaryzację co MT2 - najkorzystniejsza praca
Następnie QII i QIII
Najniższa czułość bramki jest w QIV - unikać.
DIAK
(rysunek1)
Budowa diaka przypomina przeciwległe złączenie dwóch dynistorów. Dzięki takiemu połączeniu dwóch dynistorów otrzymujemy pięciowarstwowy element. Charakterystyka prądowo - napięciowa wykazuje pełną symetrię w każdym kierunku przepływu prądu. Podany wyżej opis przypomina zasadę działania triaka, dlatego też rozwiązania z wykorzystaniem diaków są coraz częściej wypierane przez triaki. Funkcję diaków w układach małej mocy pełnią z powodzeniem niewielkie elementy przełączające jak tryger - diaki oraz dwukierunkowe łączniki krzemowe.
- wysoka impedancja w stanie blokowania
- po przekroczeniu UB0 (nap.przebicia) element wchodzi w obszar tzw. ujemnej rezystancji (prąd rośnie, napięcie maleje)
(charakterystyka rys2)
DYNISTOR
(rysunek1)
Dynistor to miniaturowy element przełączający posiadający strukturę p - n - p - n, która może być przedstawiona jako układ dwóch tranzystorów n - p - n oraz p - n - p wzajemnie ze sobą połączonych w układzie posiadającym dodatnie sprzężenie zwrotne.
Działanie dynistora jest identyczne jak w przypadku jednokierunkowego tyrystora bez bramki sterującej. Aby przejść w stan przewodzenia, musi zostać przekroczone napięcie przełączania UBO. Powrócenie do stanu blokowania może nastąpić dzięki zmniejszeniu, poniżej wartości prądu podtrzymywania, natężenia prądu anodowego, dzięki zmianie polaryzacji napięcia anodowego na ujemną z dodatniej, lub poprzez odpowiednie dołączenie do katody napięcia, którego potencjał jest wyższy od potencjału anody.
Dynistory stosowane są w przerzutnikach, multiwibratorach i generatorach relaksacyjnych w celu wyzwolenia tyrystorów. Stosowane są także w dzielnikach częstotliwości oraz w układach automatyki przekaźnikowej.
Aby dynistor przewodził potencjał anody musi być większy niż katody, ale dynistor załączy się dopiero po gwałtownym wzroście napięcia lub po przekroczeniu napięcia włączenia.
Metody załączania tyrystorów (SCR, DYNISTOR, DIAK, TRIAK)
- podanie impulsu bramkowego (SCR, TRIAK)
*impuls musi przekraczać wartości katalogowe IGT i VGT
*dla SCR impuls musi być dodatni wzgl.katody
-przyrost napięcia dv/dt (SCR, DIAK, TRIAK, DYNISTOR)
*gwałtowne przyłożone napięcie wymusi przepływ prądu i=C(dv/dt) (wynika to z pojemności złaczowych) i jeśli przekroczy on wartość IGT następuje załączenie elementu
- przekroczenie napięcia blokowania (dla: DIAK, DYNISTOR, niebardzo dla: SCR, TRIAK)
*SCR, TRIAK: prąd upływu wzrasta aż przekroczy IGT, w pierwszej chwili prąd przepływa przepływa tylko małą powierzchnią, co może doprowadzić do stopienia struktury a w konsekwencji uszkodzenia elementu jeśli di/dt nie jest dostatecznie ograniczony.
*DIAK zawiera odp.zabezpieczenia przed narastaniem prądu powyżej napięcia załączenia tak długo jak pojemność kondensatorów w układzie nie jest zbyt duza.
DIAK,DYNISTOR - dostatecznie zwiększenie temp. (wyzwalanie termiczne)