サイリスタとトライアックの動作とデバイス

絶対に、どのサイリスタも2つの安定した状態になる可能性があります- 閉まっているまた 開いた

閉状態では導電率が低く電流はほとんど流れませんが、開状態では逆に半導体は導電率が高く、電流はほとんど抵抗なく通過します。

サイリスタは電力制御キーと言えます。しかし実際には、制御信号は半導体を開くことしかできません。ロックバックするには、順方向電流をほぼゼロにすることを目的とした条件を満たす必要があります。

構造的に、サイリスタは4つの層のシーケンスです pと n構造を形成するタイプ p-n-p-n直列に接続されています。

正の電柱が接続されている極端な領域の1つはと呼ばれます アノード、p-タイプ
もう一方は、負の電圧極が接続されているものと呼ばれます陰極、–n型
制御電極内層に接続されています。

サイリスタの動作を理解するために、最初のいくつかのケースを考えてみましょう。 制御電極に電圧が印加されていない、サイリスタはダイニスタ回路に従って接続されています。正の電圧がアノードに供給され、負の電圧がカソードに供給されます。図を参照してください。

この場合、サイリスタのコレクタp-n接合は閉じた状態にあり、エミッタは開いています。オープンジャンクションの抵抗は非常に低いため、半導体デバイスを流れる電流が非常に低い抵抗が高いため、電源からのほとんどすべての電圧がコレクタジャンクションに印加されます。

CVCグラフでは、この状態は番号でマークされた領域に関連しています 1 .

ある時点までの電圧レベルの増加に伴い、サイリスタ電流はほとんど増加しません。しかし、条件付きのクリティカルレベルに達する- ターンオン電圧 U on、要因は、自由電荷キャリアの急激な増加がコレクタ接合で始まり、ほとんどすぐに摩耗するダイニスタに現れます 雪崩の性質。その結果、可逆的な絶縁破壊が発生します（図のポイント2）。で p-コレクタージャンクションの領域、蓄積された正電荷の過剰なゾーンが表示されます n-逆に、領域には電子の蓄積があります。自由電荷キャリアの濃度が増加すると、3つの接合すべてでポテンシャル障壁が低下し、電荷キャリアの注入はエミッタ接合から始まります。アバランチ特性はさらに増加し、開状態でのコレクタ接合の切り替えにつながります。同時に、半導体のすべての領域で電流が増加し、カソードとアノードの間で電圧降下が発生します。これは、上のグラフに3のマークが付いたセグメントとして示されています。この時点で、ダイニスタは負の差動抵抗を持っています。抵抗について R n電圧が上昇し、半導体が切り替わります。

コレクタ接合を開くと、ダイニスタのI–V特性は、直線分岐のセグメントNo.4と同じになります。半導体デバイスを切り替えた後、電圧は1ボルトのレベルまで低下します。将来的には、電圧レベルの上昇または抵抗の低下により、出力電流が1対1で増加し、ダイオードが直接オンになったときの動作が増加します。供給電圧レベルを下げると、コレクタ接合の高抵抗がほぼ瞬時に回復します。 ダイオードが閉じると、電流が急激に低下します.

ターンオン電圧 U onは、コレクタ接合の隣の中間層のいずれかに、そのためのマイナーな電荷キャリアを導入することによって調整できます。

この目的のために、特別な 制御電極、追加の電源から電力が供給され、そこから制御電圧が続きます- Uコントロール。グラフから明らかなように、U制御が増加すると、ターンオン電圧が低下します。

サイリスタの主な特徴

U onターンオン電圧-その時点で、サイリスタは開状態に切り替わります
Uo6p.max-p-n接合の絶縁破壊が発生するパルス反復逆電圧。多くのサイリスタにとって、表現は真実です Uo6p.max。 = U on
Imax-最大許容電流値
私は水-期間中の現在の平均値 U np-オープンサイリスタでの直流電圧降下
Io6p.max-適用すると逆流最大電流が流れ始めます Uo6p.max、マイナーな電荷キャリアの動きによる
私は握る保持電流-サイリスタがロックされるアノード電流の値
Pmax-最大消費電力
tオフ-サイリスタをオフにするのに必要なターンオフ時間

ロック可能なサイリスタ-クラシックな4層があります p-n-p-n構造ですが、同時に、完全な可制御性などの機能を提供する多くの設計機能を備えています。制御電極からのこの作用により、ロック可能なサイリスタは、閉じた状態から開いた状態だけでなく、開いた状態から閉じた状態にも移行できます。これを行うには、サイリスタが以前に開いていた電圧とは反対の電圧が制御電極に印加されます。サイリスタを制御電極にロックするために、強力ですが持続時間が短い、負の電流パルスが続きます。ロック可能なサイリスタを使用する場合、それらの限界値は従来のものよりも30％低いことを覚えておく必要があります。回路工学では、ロック可能なサイリスタがコンバータおよびパルス技術の電子スイッチとして積極的に使用されています。

4層の親戚であるサイリスタとは異なり、5層構造になっています。

この半導体構造により、カソードからアノードへ、およびアノードからカソードへの両方向に電流を流すことができ、両方の極性の電圧が制御電極に印加されます。この特性により、トライアックの電流-電圧特性は、両方の座標軸で対称的な形になります。トライアックの操作については、以下のリンクにあるビデオチュートリアルから学ぶことができます。

トライアックの動作原理

標準のサイリスタにアノードとカソードがある場合、各コーナー電極は同時にアノードとカソードの両方であるため、トライアック電極をこのように記述することはできません。したがって、トライアックは両方向に電流を流すことができます。それがAC回路でうまく機能する理由です。

トライアックの原理を説明する非常に単純な回路は、トライアックパワーレギュレータです。

トライアックの出力の1つに電圧を印加した後、交流電圧が供給されます。ダイオードブリッジを制御する電極には、負の制御電圧が供給されます。ターンオンしきい値を超えると、トライアックのロックが解除され、接続された負荷に電流が流れます。トライアックの入力で電圧の極性が変化する瞬間、それはロックされます。次に、アルゴリズムが繰り返されます。

制御電圧レベルが高いほど、トライアックの発火が速くなり、負荷でのパルス幅が長くなります。制御電圧レベルが低下すると、負荷のパルスの持続時間も短縮されます。トライアックレギュレータの出力では、電圧は調整可能なパルス幅で鋸歯状になります。このように、制御電圧を調整することで、白熱電球の明るさや負荷として接続されているはんだごての先端の温度を変えることができます。

したがって、トライアックは負と正の両方の電圧によって制御されます。その長所と短所を強調しましょう。

長所：低コスト、長寿命、接触なし、その結果、火花やおしゃべりがありません。
短所：過熱に非常に敏感で、通常はラジエーターに取り付けられています。開いた状態から閉じた状態に切り替える時間がないため、高周波では機能しません。誤警報の原因となる外部干渉に対応します。

また、現代の電子技術におけるトライアックの取り付けの機能についても言及する必要があります。

低負荷の場合、または短いパルス電流が流れる場合は、ヒートシンクなしでトライアックの取り付けを実行できます。他のすべての場合、その存在は厳密に要求されます。
サイリスタは、取り付けクリップまたはネジでヒートシンクに固定できます
ノイズによる誤警報の可能性を減らすために、ワイヤの長さを最小限に抑える必要があります。接続にはシールドケーブルまたはツイストペアを使用することをお勧めします。

または、オプトサイリストは特殊な半導体であり、その設計上の特徴は、制御電極であるフォトセルの存在です。

現代的で有望なタイプのトライアックはオプトシミスターです。制御電極の代わりに、ハウジング内にLEDがあり、制御はLEDの供給電圧を変更することによって実行されます。バックパワーの光束が当たると、フォトセルはサイリスタを開位置に切り替えます。オプトトライアックの最も基本的な機能は、制御回路と電源回路の間に完全なガルバニック絶縁があることです。これにより、設計の単純に優れたレベルと信頼性が実現します。

電源キー。このような回路の需要に影響を与える主なポイントの1つは、サイリスタがスイッチング回路で消費できる低電力です。ロック状態では、電流がゼロ値に近いため、電力は実質的に消費されません。また、開状態では、電圧値が低いため、消費電力が低くなります。

スレッショルドデバイス-サイリスタの主な特性を実装します-電圧が目的のレベルに達したときに開きます。これは、位相電力コントローラーと弛緩発振器で使用されます。

中断およびオンオフ用サイリスタが使用されます。確かに、この場合、スキームにはいくつかの改良が必要です。

実験装置-サイリスタの特性を利用して負性抵抗を持ち、過渡モードになっています

ダイニスタの動作原理と特性、ディニスタ上の回路

ダイニスタは、サイリスタのクラスに属する半導体ダイオードの一種です。ダイニスタは、導電率の異なる4つの領域で構成され、3つのp-n接合があります。エレクトロニクスでは、それはかなり限られた用途を見つけました、それを歩くことはそれが始動回路で使われるE14とE27ベースのための省エネランプのデザインで見つけることができます。さらに、それは蛍光灯のバラストに出くわします。