ترایاک – TRIAC چیست؟

TRIAC چیست؟ نماد، ساختار ، نحوه کار و کاربردها

  تریستورها  نیمه هادی هایی‌هستند که به صورت گسترده برای تنظیم توان استفاده‌می‌شوند. با اینحال، آنها می­‌توانند مانند یک دیود فقط در یک جهت هدایت‌کنند که این ویژگی رابرای تنظیم توان DC مناسب‌است. درحالی که ترایاک که به خانواده تریستورها تعلق‌دارد می­‌توانددر هر دو جهت هدایت‌کند و همچنین کنترل کاملی بر مقدار  توان عرضه‌شده‌ارائه‌دهد. بنابراین از آنها برای تنظیم توان در  برق AC استفاده‌می­‌شود.

فهرست مطالب

• TRIAC چیست؟

• نماد TRIAC
• ساختار TRIAC
• کارکردهای TRIAC
  • مد ۱:MT1=+ve, Gate=+ve
  • ۲:MT1=+ve, Gate=-ve
  • ۳:MT1=-ve, Gate=+ve
  • مد ۴:MT1=-ve, Gate=-ve
• منحنی مشخصه ولت آمپر TRIAC
• مزایا و معایب TRIAC
• کاربردهای TRIAC

ترایاک چیست؟

TRIAC مخفف تریود برای جریان‌متناوب‌است. تریود به معنای دستگاه سه ترمینالی‌است درحالی که AC به معنای کلید زدن جریان متناوب‌است. این یک کلید سه ترمینالی دو جهته‌است که درهر دو جهت‌هدایت‌می­‌کند. ترایاک از ترکیب دو SCR به صورت‌معکوس و موازی که گیت­ های آنها به هم‌وصل‌شده‌است، ساخته می‌شود.

سه ترمینال ترایاک عبارتند از گیت، A1 یا MT1 و A2 یا MT2. مانند تریستور آند و کاتد ندارد‌زیرا می‌توانند در هردو جهت هدایت‌کنند و ترمینال­‌ها تعویض‌شوند.

TRIAC رامی­‌توان با جریان گیت مثبت یا منفی در هر دو جهت به هدایت یا تریگرکرد. ولی‌در صورتی‌که جریان اصلی از مقدار معینی که تعیین‌شده کاهش یابد خاموش‌می‌شوند. در واقع برای روشن ماندن ترایاک جریان باید از حد معینی بیشتر‌باشد.

نماد TRIAC

نماد آن، دو تریستور به صورت پاد موازی و یک گیت مشترک می‌باشد. ساختار معادل دو تریستور آن نیز برای درک بهتر ارائه‌شده‌است.

نماد تریاک

درست مانند تریستور، سه ترمینال‌دارد اما نام آنها به جز ترمینال گیت متفاوت‌است. و به این‌دلیل‌است که هر ترمینال با اتصال آند و کاتد SCR به یکدیگر ساخته‌می‌شود. بنابراین، هر دو ترمینال آند یا ترمینال اصلی MT نامیده‌می­شوند.

ساختار ترایاک

ترایاک[1] یک قطعه چهار لایه‌است که از ترکیب دو SCR پاد موازی با سه ترمینال Gate، MT1 و MT2 ساخته‌شده‌است.

ساختار ترایاک

الکترودهای هر دو ترمینال اصلی (MT1 و MT2) با هر دو ناحیه P و N هر دو SCR متصل‌هستند. به طوری که می‌تواند جریان را در هر دو جهت هدایت‌کند. الکترود فلزی گیت نیز به هر دو ناحیه P و N متصل‌است. این اجازه‌می­دهد تا ترایاک توسط جریان­ های گیت مثبت و همچنین منفی راه اندازی‌شود.

ترایاک یک سوئیچ دو طرفه‌است‌و می­‌تواند در هر دو جهت هدایت شود اما متقارن نیست. ساختار نامتقارن آن دلیلی‌است که ترایاک سوئیچینگ نامتقارن‌دارد.

عملکرد ترایاک

عملکرد ترایاک شبیه تریستوراست. هنگامی که ولتاژ اعمال می­ شود، هدایت‌نمی­شود مگر اینکه ولتاژ از شکست VBF آن  تجاوزکند و یا اینکه یک پالس به پایه  گیت اعمال‌شود.

همانطور که می­ دانیم ترایاک می­‌تواند برای هر دو پلاریته ولتاژ اعمال شده هدایت شود و می ­تواند توسط هر دو پلاریته ولتاژ گیت برای هر جهت تحریک شود. بنابراین، ترایاک می تواند در 4 حالت کار کند.

ولتاژهای زیر با توجه به ترمینال MT2 مانند ولتاژ MT1 نسبت به MT2 و ولتاژ گیت نسبت به MT2 گرفته شده‌است.

حالت 1 MT1= +ve، Gate= +ve

در این حالت، ولتاژ اعمال شده در MT1 نسبت به MT2 مثبت‌است. با اعمال یک پالس گیت مثبت، ترایاک با هدایت مستقیم راه اندازی می ­شود و جریان از MT1 به MT2 جریان می‌­یابد.

حالت 2 MT1= +ve، Gate= -ve

در این حالت ولتاژ اعمال‌شده مانند حالت قبل‌است یعنی MT1 نسبت به MT2 مثبت‌است. اما پالس گیت منفی‌است. از آنجایی که گیت به ناحیه N ترایاک متصل‌است، آن را به صورت مستقیم هدایت می­کند در حالی که جهت جریان ثابت می‌ماند.

حالت 3 MT1= -ve، Gate= +ve

در این حالت، پلاریته ولتاژ اعمال شده جابه­ جاشده‌اند . MT1 نسبت به MT2 منفی‌است. اما پالس گیت مثبت‌است. پالس گیت ترایاک را به سمت هدایت معکوس از MT2 به MT1 راه اندازی می‌برد.

حالت 4 MT1= -ve، Gate= -ve

در این حالت هم ولتاژ اعمال شده و هم ولتاژ گیت منفی هستند. پالس منفی گیت ترایاک را وارد حالت هدایت معکوس‌می­کند.

حالت 1 و حالت 2 عملیاتی را در ربع ۱ نشان می‌دهد که در آن جریان و ولتاژ مثبت هستند در حالی که حالت 3 و حالت 4 عملکرد در ربع 3 را نشان می‌دهند که در آن ولتاژ و جریان هر دو منفی هستند.

در حالی که پالس گیت می­ تواند ترایاک را در هر جهت فعال کند، بهتراست از یک پالس گیت مثبت برای عملکرد در ربع 1 و پالس گیت منفی برای عملکرد در ربع 3 به دلیل افزایش حساسیت آنها استفاده‌شود. حالت 2 و 3 برای راه اندازی ترایاک به جریان گیت بیشتری نسبت به حالت 1 و 4 نیازدارد.

منحنی مشخصه ولت آمپرVI ترایاک

منحنی مشخصه زیر رابطه بین ولتاژ اعمال شده و جریان عبوری از ترایاک را نشان‌می­دهد. ترایاک تنها در ربع 1 و 3 عمل‌می­کند. عملکردترایاک مانند SCR است اما می‌تواند در ربع 3 نیز عمل‌کند.

منحنی مشخصه ولت آمپرVI ترایاک

در صورتی که ولتاژ V از ولتاژ شکست VBO بیشتر شود و یا یک پالس گیت اعمال‌شود، جریان افزایش‌می­‌یابد. به محض اینکه دستگاه به حالت روشن سوئیچ می‌شود، ولتاژ به ولتاژ روشن کاهش می‌­یابد و جریان بیشترمی­‌شود. المان در حالت روشن باقی‌می‌ماند تا زمانی که جریان به زیر I_H کاهش‌یابد.

ترایاک‌ترکیبی از دو SCR در یک بسته‌است. بنابراین دارای همان ویژگی­ های الکتریکی SCR تکی در هر جهت مانند ولتاژ شکست[2]، ولتاژ تریگر[3] و جریان نگهدارنده[4]است.

مزایا

مزایای‌ترایاک در زیر آورده‌شده‌است:

• ترایاک می­‌تواند هر دو سیکل شکل موج AC را هدایت و تنظیم‌کند.
• جمع و جور است و به یک هیت سینک کوچکتر بر خلاف استفاده از دو SCR نیازدارد.
• برای حفاظت فقط به یک فیوز نیازدارد.
• از پالس گیت مثبت و منفی می­‌توان برای راه اندازی ترایاک استفاده‌کرد.
• ترایاک برای حفاظت معکوس مانند SCR به دیود موازی نیازندارد.

معایب

• سوئیچینگ آن برای هر دوسیکل AC نامتقارن‌است.
• سوئیچینگ نامتقارن باعث ایجاد هارمونیک در سیستم می­‌شود و مشکلات متعددی را ایجاد‌می­کند.
• توان آن در مقایسه با SCR کمتر‌است.
• نسبت به SCR کمتر قابل اعتماد‌است.
• سرعت سوئیچینگ کمتری‌دارد.
• در هنگام تریگر به احتیاط نیاز دارد زیرا می­ تواند در هر جهت فعال‌شود.
• میزان dt/dv آن کمتر از SCR است.

کاربردهای‌ترایاک

ترایاک برای تنظیم توان AC کم تا متوسط استفاده‌می‌­شود. به دلیل سوئیچینگ نامتقارن از یک دیاک به صورت سری به ترمینال گیت برای ارائه ولتاژ تریگر متقارن استفاده‌می­‌شود که باعث کاهش هارمونیک می‌شود. ترکیبی از هر دو دیاک و ترایاک در یک بسته موجود‌است که به نام QUADRAC شناخته‌می‌شود.

برای کنترل سرعت موتورها، فن­ ها و دیمرهای نور و همچنین کاربردهای کنترل حرارت استفاده‌می‌شود.

مقالات مرتبط:

دیاگ – DIAC چیست؟

TRIAC – Construction, Operation, Advantages, Disadvantages & Applications

[1] Triac

[2] Break down

[3] Trigger voltage

[4] Holding current