Τι είναι το diac: κατασκευή, εργασία και εφαρμογή στην ενεργοποίηση του triac

Το DIAC είναι μια συσκευή ημιαγωγών που έχει τρία στρώματα και δύο συνδέσμους. Η λέξη DIAC αποτελείται από δύο μέρη, DI και AC. Το DI σημαίνει δίοδος (ή δύο. Όπως Di, Tri, Quad, Penta κ.λπ.) και AC σημαίνει εναλλασσόμενο ρεύμα. Το DIAC είναι το αρκτικόλεξο της διόδου για εναλλασσόμενο ρεύμα .

Στην παρακάτω εικόνα εμφανίζεται το σύμβολο DIAC.

Το DIAC είναι ένας συνδυασμός δύο διόδων παράλληλα, μία στην μπροστινή μεροληψία και η άλλη σε κατάσταση αντίστροφης μεροληψίας σε σχέση με τις δύο πλευρές. Το DIAC είναι μια ειδικά κατασκευασμένη δίοδος, η οποία επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος και από τις δύο κατευθύνσεις όταν πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις.

Ένα πιο ενδιαφέρον πράγμα για το DIAC είναι, λόγω της μη καθορισμένης κατεύθυνσης της ροής ρεύματος, θεωρείται ως αμφίδρομη συσκευή. Το DIAC έχει μόνο δύο ακίδες ανόδου και δεν υπάρχουν ακίδες καθόδου. Αυτοί οι δύο ακροδέκτες ανόδου αναφέρονται συχνά στον Κύριο τερματικό σταθμό 1 (MT1) και στον κεντρικό τερματικό 2 (MT2).

Κατασκευή DIAC

Η κατασκευή DIAC ακολουθεί τον ίδιο κανόνα με μια τυπική κατασκευή τρανζίστορ χωρίς το τερματικό βάσης. Όπως συζητήθηκε παραπάνω, η κατασκευή DIAC έχει δύο κύριους ακροδέκτες, MT1 και MT2. Η κατασκευή DIAC χρησιμοποιεί δύο υλικά τύπου Ρ και τρία υλικά τύπου Ν χωρίς τον τερματικό πύλης.

Στην παραπάνω εικόνα, εμφανίζονται τρεις περιοχές τύπου Ν με το όνομα NA, NB και NC.

Οι περιοχές τύπου Ρ εμφανίζονται ως PA και PB. Εάν το τερματικό MT1 έγινε πιο θετικό από το MT2, το ρεύμα θα ρέει προς την κατεύθυνση του PA -> NB -> PB -> NC. Όταν συμβαίνει η αντίστροφη κατάσταση, το τερματικό MT2 έγινε πιο θετικό από το MT1 και το ρεύμα θα ρέει προς μια κατεύθυνση PB -> NB -> PA -> NA.

Το DIAC ξεκινά να μεταφέρει το ρεύμα μόνο όταν επιτευχθεί η τάση διακοπής.

Κατά τη διάρκεια των καταστάσεων βλάβης, υπάρχει μια ξαφνική μείωση της πτώσης τάσης σε όλο το DIAC και η ροή ρεύματος θα αυξηθεί μέσω αυτού. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται περιοχή αρνητικής δυναμικής αντίστασης. Η αγωγιμότητα συνεχίζεται έως ότου το ρεύμα μειωθεί σε μια συγκεκριμένη τιμή που ονομάζεται διακράτηση ρεύματος. Κάτω από αυτό το ρεύμα συγκράτησης, η αντίσταση DIAC γίνεται υψηλή και θα εισέλθει σε μη αγώγιμη κατάσταση.

Καθώς το DIAC είναι μια αμφίδρομη συσκευή, θα συμβεί και για τις δύο κατευθύνσεις του τρέχοντος.

DIAC Χαρακτηριστική καμπύλη

Στην παραπάνω εικόνα, εμφανίζεται το πραγματικό IV χαρακτηριστικό του DIAC. Η καμπύλη μοιάζει με την αγγλική λέξη Z. Το DIAC παραμένει σε μη αγώγιμη κατάσταση έως ότου επιτευχθεί η τάση διακοπής. Η αργή καμπύλη πριν πάτε στην ευθεία γραμμή οφείλεται στο ρεύμα διαρροής. Αφού επιτευχθεί η τάση διακοπής, το DIAC εισέρχεται στην κατάσταση χαμηλής αντίστασης και η ροή ρεύματος μέσω της διόδου αυξάνεται ταχέως, η οποία εμφανίζεται ως ευθεία γραμμή. Όμως, κατά τη διάρκεια της τρέχουσας αγώγιμης κατάστασης, η πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου μειώνεται, επομένως η γραμμή δεν είναι τέλεια 90 μοίρες.

Εφαρμογές DIAC

Το DIAC έχει σχεδιαστεί ειδικά για να ενεργοποιεί το TRIAC ή ένα SCR. Όπως συζητήθηκε παραπάνω, το DIAC εισέρχεται σε αγωγιμότητα χιονοστιβάδας στην τάση διακοπής. Λόγω αυτού, η συσκευή εμφανίζει χαρακτηριστικά αρνητικής αντίστασης και η πτώση τάσης σε αυτήν μειώνεται δραματικά, συνήθως σε περίπου 5 Volts. Αυτό δημιουργεί μια διακοπή ρεύματος που επαρκεί για να ενεργοποιήσετε ή να ενεργοποιήσετε ένα TRIAC ή ένα SCR.

Το DIAC ισχύει επίσης για συμμετρικές εφαρμογές ενεργοποίησης, καθώς το DIAC διεξάγει και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Τώρα το πιο σημαντικό ερώτημα είναι, γιατί χρειαζόμαστε το DIAC για να ενεργοποιήσουμε ένα TRIAC;

Το TRIAC δεν πυροδοτείται συμμετρικά και εξαιτίας αυτού, το TRIAC δεν ενεργοποιείται στο ίδιο επίπεδο τάσης πύλης για τη μία πολικότητα όπως και για την άλλη. Αυτό οδηγεί σε ένα ανεπιθύμητο αποτέλεσμα. Η ασύμμετρη πυροδότηση οδηγεί σε μια τρέχουσα κυματομορφή η οποία έχει μεγαλύτερη ποικιλία αρμονικών συχνοτήτων οδηγεί σε αβέβαιες δυνατότητες μέσα στο κύκλωμα ισχύος. Για να ανακάμψετε από αυτήν την κατάσταση και να μειώσετε τα αρμονικά περιεχόμενα σε ένα σύστημα ισχύος, το DIAC τοποθετείται σε σειρά με την πύλη ενός TRIAC.

Η βασική εφαρμογή DIAC εμφανίζεται στην παρακάτω εικόνα όπου το DIAC χρησιμοποιείται ως συσκευή ενεργοποίησης του TRIAC.

Το DIAC συνδέεται εν σειρά με την πύλη ενός TRIAC. Το DIAC δεν επιτρέπει ρεύμα πύλης έως ότου η τάση ενεργοποίησης φτάσει σε ένα ορισμένο επαναλαμβανόμενο επίπεδο και στις δύο κατευθύνσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, το σημείο ενεργοποίησης του TRIAC από τον μισό κύκλο στον επόμενο μισό κύκλο τείνει να είναι πιο συνεπές και μειώνει το συνολικό αρμονικό περιεχόμενο του συστήματος.

Πρακτικό Παράδειγμα DIAC

Ας δούμε ένα πρακτικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας το DIAC. Στο παρακάτω κύκλωμα χρησιμοποιείται ένα DIAC για να αναβοσβήνει ένα LED.

Η κατασκευή είναι αρκετά απλή, αποτελείται από δύο δίοδο 1N4007, η οποία είναι μια διόρθωση 1000V 1A και ένας πυκνωτής 47uF με βαθμολογία τουλάχιστον 300V. Για το DIAC, DB3, DB4 ή NTE6408 μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Χρησιμοποιούνται δύο αντιστάσεις των 20k και 100 Ohms (½ Watt) μαζί με μια τυπική LED μπλε χρώματος (3v)

Εδώ χρησιμοποιούνται δύο δίοδοι για λόγους ασφαλείας που μετατρέπουν το AC σε DC. Ο πυκνωτής φορτίζεται γρήγορα από τις διόδους, και μόλις η φορτισμένη τάση φτάσει στην τάση διακοπής του DIAC, αρχίζει να ενεργοποιεί και να ανάβει το LED. Αφού ανάψετε το LED και ενώ το ρεύμα διέρχεται από το DIAC, η πτώση τάσης μειώνεται και το αστέρι του πυκνωτή εκφορτώνεται μέσω της αντίστασης 20k.

Ο χρόνος ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του LED μπορεί να ελεγχθεί αλλάζοντας την τιμή του πυκνωτή.

Στα παρακάτω, η προσομοίωση εμφανίζεται στο Proteus.

Η κατασκευή Quadrac

Το Quadrac είναι ένας ειδικός τύπος Thyristor που χρησιμοποιεί DIAC και TRIAC σε ένα μόνο πακέτο. Σε αυτήν τη συσκευή, το DIAC χρησιμοποιείται για την εσωτερική ενεργοποίηση του TRIAC. Το Quadrac διαθέτει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών όπως εναλλαγή, έλεγχο διαμόρφωσης θερμοκρασίας, έλεγχο ταχύτητας ή διάφορες εφαρμογές σχετιζόμενες με dimmer.