Δομή και λειτουργία DIAC

Ένα DIAC είναι μια αμφίδρομη διάταξη. Η δομή της μοιάζει σαν να έχουν συνδεθεί δυο δίοδοι Ρ-Ν-Ρ-Ν παράλληλα και αντίστροφα (βλ. σχήμα).

Το αποτέλεσμα μιας τέτοιας σύνδεσης (βλ. σχήμα) είναι μια διάταξη της οποίας το αριστερό μέρος, διαβάζοντας από πάνω προς τα κάτω, μοιάζει με μια δίοδο Ν-Ρ-Ν-Ρ (δηλ. μια ανάστροφα τοποθετημένη δίοδο Ρ-Ν-Ρ-Ν) και το δεξιό με μια δίοδο P-N-P-N. Το κυκλωματικό σύμβολο της διόδου DIAC παρουσιάζεται στο σχήμα. Πέραν αυτού του συμβόλου υπάρχουν και άλλα.

Το αποτέλεσμα αυτής της δομής είναι μια συμμετρική συμπεριφορά σε ότι αφορά τη χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης. Σε κάθε πολικότητα η αρχή λειτουργίας της διόδου DIAC είναι όμοια με αυτή της διόδου Ρ-Ν-Ρ-Ν. Όταν η τάση στα άκρα της υπερβεί την τάση διάσπασης V_BO δεν έχει νόημα να χρησιμοποιούμε πλεον τον όρο ορθή, το αντίστοιχο τμήμα το οποίο βρίσκεται υπό ορθή πόλωση προκαλεί την διαδικασία μανδάλωσης ώστε η διάταξη να μεταβεί στην κατάσταση ΟΝ. Όταν η διάταξη βρίσκεται στην κατάσταση ΟΝ και το ρεύμα, το οποίο τη διαρρέει, ελαττωθεί κάτω του ρεύματος συγκράτησης τότε η διάταξη μεταβαίνει στην κατάσταση OFF. Αυτό συμβαίνει σε οποιαδήποτε πολικότητα, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Οι δίοδοι DIAC χρησιμοποιούνται πολύ συχνά στα κυκλώματα ολίσθησης φάσης για σκανδάλη διατάξεων TRIAC στον έλεγχο ισχύος εναλλασσόμενου.

Δομή και λειτουργία TRIAC

Και το TRIAC είναι μια αμφίδρομη διάταξη. Η δομή του είναι πιο σύνθετη σε σχέση με τις προηγούμενες. Στο σχήμα παρουσιάζεται η δομή αυτή, η οποία αποτελείται πλέον από πέντε επαφές Ρ-Ν.

Στο αριστερό τμήμα υπάρχει μια διαδοχή ημιαχωγών Ν-Ρ-Ν-Ρ ενώ στο δεξιό μια διαδοχή ημιαγωγών Ρ-Ν-Ρ-Ν. Τα δυο τμήματα αυτά σε συνδυασμό με την πύλη G, η οποία είναι συνδεμένη με ένα ανεξάρτητο τμήμα ημιαγωγό τύπου Ν και με τον ημιαγωγό τύπου Ρ (Ρ₂ στο σχήμα), σχηματίζουν δυο SCR. Αυτά με τη σειρά τους είναι συνδεμένα παράλληλα και με αντίθετες φορές και επίσης έχουν ενωμένες τις πύλες τους. Ανάλογα με την πολικότητα της τάσης, η οποία εφαρμόζεται στα άκρα του TRIAC, είναι δυνατή η ενεργοποίηση του ενός ή του άλλου “SCR”.

Ένα TRIAC, όπως προαναφέρθηκε, είναι μια μφίδρομη διάταξη. Έτσι δεν έχουν νόημα οι έννοιες άνοδος και κάθοδος, όπως στο SCR, και γι’ αυτό οι βασικοί ακροδέκτες συμβολίζονται ως A₁ και A₂. Η μόνη και βασική διαφοροποίηση η οποία υπάρχει μεταξύ των ακροδεκτών αυτών είναι ότι ο ακροδέκτης A₂ αποτελεί το σημείο αναφοράς. Ως προς αυτό εφαρμόζεται η τάση στην πύλη και ως προς αυτό μετράται η τάση στον ακροδέκτη A₁. Με απλά λόγια, ο ακροδέκτης A₂ παίζει ρόλο αντίστοιχο με εκείνο της καθόδου στα SCR. Για να μεταβεί ένα TRIAC από την κατάσταση OFF στην κατάσταση ΟΝ, η ιδιαίτερη δομή του επιβάλει εφαρμογή θετικής τάσης στην πύλη όταν ο ακροδέκτης Α₁ είναι θετικός και αρνητική όταν ο ακροδέκτης Α₁ είναι αρνητικός ως προς τον Α₂. Ένα TRIAC επανέρχεται στην κατάσταση OFF όταν το ρεύμα το οποίο το διαρρέει γίνεται μικρότερο του ρεύματος συγκράτησης.

Εφαρμογές για τον έλεγχο της ισχύος

Υπάρχει ένας σημαντικός αριθμός εφαρμογών, οι οποίες απαιτούν τον έλεγχο του ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα. Ο αποδοτηκότερος και οινομικότερος τρόπος ελέγχου του ρεύματος, το οποίο τροφοδοτεί ένα φορτίο, είναι με τη χρήση των SCR και των TRIAC

Ο έλεγχος με TRIAC δεν διαφέρει σημαντικά από τον έλεγχο με SCR. Η μόνη διαφορά που υπάρχει οφείλεται στο γεγονός ότι το TRIAC είναι μια αμφιπολική διάταξη και συνεπώς μπορεί να λειτουργήσει τόσο στη θετική όσο και στην αρνητική ημιπερίοδο. Ο έλεγχος της φάσης εφαρμογής του παλμού σκανδάλης σε ένα TRIAC επιτυγχάνεται συνήθως με τη βοήθεια ενός DIAC, μιας και αυτό είναι μια αμφιπολική διάταξη. Λόγω της αμφιπολικής λειτουργίας του TRIAC επιτυγχάνεται ο έλεγχος της ενεργού τιμής της τάσης ή του ρεύματος στο φόρτο μέσω της γωνίας σκανδαλισμού φ. Όπως και στο SCR, όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία φ τόσο πιο μικρή είναι η ενεργός τιμή του ρεύματος διότι το TRIAC θα άγει ΟΝ επι λιγότερο χρόνο.

Ένα κύκλωμα ελέγχου της ενεργού τιμής ρεύματος, το οποίο διαρρέει την αντίσταση φόρτου R_L, παρουσιάζεται στο ακόλουθο σχήμα.

Στο κύκλωμα του σχήματος η καθυστέρηση φάσης φ καθορίζεται από τα στοιχεία R₁, C₁, R₂ και C₂. Ο πυκνωτής C₂ φορτίζει με καθυστέρηση χρόνου και όταν η τάση στα άκρα του υπερβεί το άθροισμα της τάσης σκανδαλισμού του TRIAC συν την τάση διάσπασης του DIAC ο C₂ θα εκφορτιστεί μέσω του DIAC και συνεπώς εξαναγκάζει το TRIAC να μεταβεί στην κατάσταση ΟΝ. Η γωνία καθυστέρησης φ αυξάνει όσο αυξάνει η αντίσταση R₁. Συνεπώς η ενεργός τιμή της τάσης στα άκρα της R_L ελαττώνεται όσο αυξάνει η R₁