در این مقاله قصد داریم بپردازیم به تعریف دیاک ، برنامه های کاربردی آن ، شکل موج هدایت تریاک و ساخته دیاک را توضیح دهیم.

فهرست

1- تعریف دیاک

2- برنامه های کاربردی دیاک

3- ساخت دیاک

4- شکل موج هدایت تریاک

5- کوادراک

دیاک

دیاک یک دستگاه نیمه هادی دو طرفه دو اتصالی‌است که به گونه‌‌ای طراحی شده‌است که زمانی که ولتاژ متناوب آن از سطح معینی عبور میکند، از بین‌می‌رود.

DIAC مخفف “دیود برای جریان متناوب”‌است و DIAC دستگاهی‌است که دارای دو الکترود است و عضوی از خانواده تریستورها‌است.

DIAC ها در تحریک تریستورها استفاده‌می‌شوند. شکل زیر نمادی از DIAC را نشان می‌دهد که شبیه اتصال دو دیود به صورت سری‌است.

 

سوئیچ دیود AC یا به اختصار دیاک، یکی دیگر از دستگاه‌های نیمه هادی سه لایه و دو اتصالی حالت جامد‌است، اما بر خلاف ترانزیستور، دیاک اتصال پایه‌ای ندارد و آن را به یک دستگاه دو ترمینال با برچسب A1 و A2 تبدیل میکند.

دیاک ها یک قطعه الکترونیکی هستند‌که هیچ کنترل یا تقویتی ارائه نمی‌دهند، اما بسیار شبیه یک دیود سوئیچینگ دو طرفه عمل می‌کنند، زیرا می‌توانند جریان را از هر دو قطبی یک منبع ولتاژ متناوب مناسب هدایت کنند.

در برنامه‌های سوئیچینگ ON-OFF، این دستگاه‌ها می‌توانند توسط مدارهای ساده‌ای که جریان‌های گیت حالت پایدار را تولید‌می‌کنند فعال شوند.

وقتی سوئیچ، S1 باز‌است، جریان گیت جریان نمی یابد و لامپ خاموش‌است. هنگامی که کلید S1 بسته می‌شود،

جریان گیت IG جریان می یابد و SCR در نیم سیکل‌های مثبت تنها زمانی که در ربع Ι کار می‌کند هدایت می‌شود.

VBR

همچنین به خاطر می‌آوریم که هنگامی که دریچه «روشن» شود، SCR تنها زمانی دوباره «خاموش» را  میکند که ولتاژ تغذیه آن به مقادیری کاهش یابد که جریان آند، IA کمتر از مقدار جریان نگهدارنده آن، IH باشد.

اگر بخواهیم مقدار میانگین جریان لامپ را کنترل کنیم، به جای اینکه آن را “روشن” یا “خاموش” کنیم، می‌توانیم یک پالس کوتاه از جریان دروازه را در یک نقطه از پیش تنظیم‌شده اعمال کنیم تا رسانش SCR رخ دهد. فقط در بخشی از نیم چرخه سپس مقدار متوسط جریان لامپ با تغییر زمان تاخیر، T بین شروع چرخه و نقطه ماشه تغییر می‌کند. این روش معمولاً به عنوان “کنترل فاز” شناخته‌می‌شود.

اما برای دستیابی به کنترل فاز، دو چیز مورد نیاز‌است.) یکی یک مدار تغییر فاز متغیر معمولاً یک مدار غیرفعال RC، و دوم، نوعی مدار یا وسیله‌ای‌است که می‌تواند پالس گیت مورد نیاز را هنگامی که شکل موج تاخیری به سطح معینی می‌رسد، تولید کند.( یکی از این دستگاه‌های نیمه هادی حالت جامد که برای تولید این پالس های گیت طراحی شده‌است، دیاک‌است.

دیاک مانند یک ترانزیستور ساخته شده‌است اما هیچ اتصال پایه ای ندارد که به آن اجازه می‌دهد در هر دو قطبی به مدار متصل شود.

دیاک‌ها عمدتاً به‌عنوان دستگاه‌های ماشه‌ای در برنامه‌های راه‌انداز فاز و کنترل توان متغیر استفاده‌می‌شوند، زیرا دیاک به ارائه یک پالس ماشه واضح‌تر و فوری‌تر (برخلاف ولتاژ رمپ به‌طور پیوسته) کمک می‌کند که برای روشن کردن دستگاه کلید اصلی استفاده میشود.

 

VBR

نماد دیاک و منحنی‌های مشخصه‌های ولتاژ-جریان دیاک در زیر آورده‌شده‌است.

از منحنی‌های مشخصه دیاک I-V بالا می‌توان دید که دیاک جریان را در هر دو جهت مسدود می‌کند

تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از VBR بیشتر شود، در این نقطه خرابی دستگاه رخ می‌دهد و دیاک به‌شدت به روشی مشابه زنر هدایت‌می‌کند.

دیود یک پالس ولتاژ ناگهانی را عبور می‌دهد. این نقطه VBR ولتاژ شکست دیاک یا ولتاژ شکست نامیده‌می‌شود.

در یک دیود زنر معمولی با افزایش جریان، ولتاژ دو طرف آن ثابت می ماند با این حال، در دیاک، عملکرد ترانزیستور باعث کاهش ولتاژ با افزایش جریان‌می‌شود.

هنگامی که در حالت رسانا قرار می‌گیرد، مقاومت دیاک به مقدار بسیار پایینی کاهش می یابد و اجازه می‌دهد مقدار نسبتاً زیادی جریان یابد.

برای اکثر دیاک‌های موجود مانند ST2 یا DB3، ولتاژ شکست آنها معمولاً از 25± تا 35 ولت متغیر‌است. رتبه‌های ولتاژ شکست بالاتر در دسترس هستند، به عنوان مثال 40 ولت برای دیاک DB4.

این عمل به دیاک ویژگی مقاومت منفی را همانطور که در بالا نشان داده‌شده‌است میدهد. از آنجایی که دیاک یک دستگاه متقارن‌است، بنابراین برای هر دو ولتاژ مثبت و منفی دارای ویژگی یکسانی‌است

و همین عمل مقاومت منفی‌است که دیاک را به عنوان یک وسیله راه انداز برای SCR یا تریاک مناسب میکند.

مقاله انواع دیودها

خازن و انواع آن

برنامه‌های کاربردی دیاک

همانطور که در بالا ذکر‌شد، دیاک معمولاً به عنوان یک دستگاه راه‌اندازی حالت جامد برای سایر دستگاه‌های سوئیچینگ نیمه هادی، عمدتاً SCR و تریاک استفاده‌می‌شود.

ترایاک‌ها به طور گسترده در برنامه هایی مانند دیمر لامپ و کنترل کننده سرعت موتور استفاده‌می‌شوند

و به همین دلیل از دیاک همراه با ترایاک برای ارائه کنترل تمام موج منبع AC همانطور که نشان داده‌شده‌است استفاده‌می‌شود.

با افزایش ولتاژ منبع AC در ابتدای چرخه، خازن، C از طریق ترکیب سری مقاومت ثابت، R1 و پتانسیومتر، VR1 شارژ می‌شود و ولتاژ در صفحات آن افزایش می‌یابد.

هنگامی که ولتاژ شارژ به ولتاژ شکست دیاک می‌رسد ،

دیاک خراب می‌شود و خازن از طریق دیاک تخلیه می‌شود.

دیاک

تخلیه یک پالس ناگهانی جریان تولید می‌کند که تریاک را به سمت رسانایی هدایت میکند.

زاویه فازی که تریاک در آن راه‌اندازی می‌شود را می‌توان با استفاده‌از VR1 تغییر داد که نرخ شارژ خازن را کنترل می‌کند.

مقاومت، R1 جریان گیت را در زمانی که VR1 در حداقل خود‌است، به یک مقدار مطمئن محدود‌میکند.

هنگامی که تریاک به حالت رسانایی شلیک‌شد، با جریان باری که از آن عبور می‌کند، در حالت «روشن» خود باقی می‌ماند،

در حالی که ولتاژ در ترکیب مقاومت و خازن توسط ولتاژ «ON» تریاک محدود می‌شود و تا زمانی که پایان نیم چرخه فعلی تامین AC.

در پایان نیم سیکل، ولتاژ تغذیه به صفر می‌‌رسد، جریان عبوری از تریاک به زیر جریان نگهدارنده آن کاهش می‌یابد، IH آن را خاموش می‌کند و دیاک هدایت را متوقف‌میکند.

سپس ولتاژ تغذیه وارد نیم چرخه بعدی می‌شود، ولتاژ خازن دوباره شروع به افزایش می‌کند (این بار در جهت مخالف) و چرخه شلیک تریاک دوباره تکرار می‌شود.

ساخت DIAC

دستگاهی است که از چهار لایه و دو پایانه تشکیل شده‌است. ساختار تقریباً مشابه ترانزیستور‌است. اما نقاط خاصی وجود دارد که از ساختار ترانزیستور منحرف‌می‌شود. نقاط تمایز عبارتند از –

ترمینال پایه در DIAC وجود ندارد

سطح دوپینگ سه منطقه تقریبا یکسان‌است

این ویژگی‌های سوئیچینگ متقارن را برای هر دو قطبی ولتاژها می‌دهد

شکل موج هدایت تریاک

سپس دیدیم که دیاک دستگاه بسیار مفیدی‌است که می‌توان از آن برای راه‌اندازی تریاک استفاده کرد

و به دلیل ویژگی‌های مقاومت منفی آن، این امکان را به آن می‌دهد تا پس از رسیدن به یک سطح ولتاژ اعمال‌شده، به سرعت روشن شود.

با این حال، این بدان معنی‌است که هر زمان که بخواهیم از یک تریاک برای کنترل برق AC استفاده کنیم، به یک دیاک جداگانه نیز نیاز خواهیم داشت.

خوشبختانه برای ما، برخی جرقه‌های روشن در جایی جایگزین دیاک و تریاک منفرد با یک دستگاه سوئیچینگ به نام Quadrac شد.

کوادراک

Quadrac اساساً یک دیاک و تریاک است‌که با هم در یک بسته نیمه هادی ساخته‌شده‌اند و به این ترتیب به عنوان “تریاک های تحریک شده داخلی” نیز شناخته‌می‌شوند.

این همه در یک دستگاه دو جهته با استفاده‌از هر دو قطبی ولتاژ ترمینال اصلی کنترل‌می‌شود،

به این معنی که می‌توان از آن در برنامه‌های کنترل فاز تمام موج مانند کنترل‌های بخاری، دیمر لامپ و کنترل سرعت موتور AC و غیره استفاده‌کرد.

مانند تریاک، کوادراکس ها یک دستگاه سوئیچینگ نیمه هادی سه ترمینالی هستند

که با برچسب MT2 برای ترمینال اصلی (معمولا آند)، MT1 برای ترمینال اصلی دو (معمولا کاتد) و G برای ترمینال گیت برچسب گذاری شده‌اند.

کوادراک بسته به نیازهای سوئیچینگ ولتاژ و جریان در انواع پکیج‌های مختلف موجود‌است که پکیج TO-220 رایج ترین آنهاست.

کوادراک به گونه‌ای طراحی شده‌است که جایگزینی دقیق برای اکثر دستگاه‌های تریاک باشد.

 

تفاوت بین دیاک و ترایاک