Co to jest diak: budowa, działanie i zastosowanie w wyzwalaniu triaka

DIAC to urządzenie półprzewodnikowe, które ma trzy warstwy i dwa złącza. Słowo DIAC składa się z dwóch części: DI i AC. DI oznacza diodę (lub dwie. Jak Di, Tri, Quad, Penta itp.), A AC oznacza prąd przemienny. DIAC to akronim diody dla prądu przemiennego .

Na poniższym obrazku pokazano symbol DIAC.

DIAC jest połączeniem dwóch diod równoległych, jednej w kierunku do przodu, a drugiej w stanie spoczynku w stosunku do obu stron. DIAC to specjalnie skonstruowana dioda, która umożliwia przepływ prądu w obu kierunkach przy spełnieniu określonych warunków.

Kolejną interesującą rzeczą dotyczącą DIAC jest to, że ze względu na brak określonego kierunku przepływu prądu jest on traktowany jako urządzenie dwukierunkowe. DIAC ma tylko dwa piny anodowe i nie ma żadnych pinów katodowych. Te dwa zaciski anodowe są często określane jako zacisk główny 1 (MT1) i zacisk główny 2 (MT2).

Budowa DIAC

Konstrukcja DIAC podlega tej samej zasadzie, co typowa konstrukcja tranzystora bez zacisku Base. Jak omówiono powyżej, konstrukcja DIAC ma dwa główne zaciski, MT1 i MT2. Konstrukcja DIAC wykorzystuje dwa materiały typu P i trzy materiały typu N bez zacisku bramki.

Na powyższym obrazku, trzy regiony typu N są pokazane z nazwami NA, NB i NC.

Regiony typu P są pokazane jako PA i PB. Jeśli zacisk MT1 stał się bardziej dodatni niż MT2, prąd będzie płynął w kierunku PA -> NB -> PB -> NC. Gdy wystąpi sytuacja odwrotna, zacisk MT2 stał się bardziej dodatni niż MT1 i prąd będzie płynął w kierunku PB -> NB -> PA -> NA.

DIAC uruchamia się tylko do prowadzenia prądu po osiągnięciu napięcia przebicia.

W sytuacjach awarii następuje nagły spadek spadku napięcia na DIAC, a przepływ prądu przez niego wzrośnie. Stan ten nazywany jest regionem ujemnego dynamicznego oporu. Przewodzenie trwa, dopóki prąd nie spadnie do określonej wartości nazywanej prądem podtrzymania. Poniżej tego prądu podtrzymującego rezystancja DIAC staje się wysoka i przechodzi w stan nieprzewodzenia.

Ponieważ DIAC jest urządzeniem dwukierunkowym, będzie to miało miejsce dla obu kierunków prądu.

Krzywa charakterystyczna DIAC

Na powyższym obrazku pokazano rzeczywistą charakterystykę IV DIAC. Krzywa wygląda jak angielskie słowo Z. DIAC pozostaje w stanie nieprzewodzącym do momentu osiągnięcia napięcia przebicia. Wolna krzywa przed przejściem do linii prostej wynika z prądu upływu. Po osiągnięciu napięcia przebicia DIAC przechodzi w stan niskiej rezystancji, a przepływ prądu przez diodę jest gwałtownie zwiększany, co jest pokazane jako linia prosta. Ale w stanie przewodzenia prądu spadek napięcia na diodzie jest zmniejszony, stąd linia nie jest idealna pod kątem 90 stopni.

Aplikacje DIAC

DIAC jest zaprojektowany specjalnie do wyzwalania triaka lub tyrystora. Jak omówiono powyżej, DIAC przechodzi w przewodzenie lawinowe przy napięciu przebicia. Z tego powodu urządzenie wykazuje ujemną charakterystykę rezystancji, a spadek napięcia na nim dramatycznie spada, zwykle do około 5 woltów. Powoduje to przerwanie prądu, które jest wystarczające do włączenia lub wyzwolenia TRIAC lub SCR.

DIAC ma również zastosowanie do symetrycznych zastosowań wyzwalania, ponieważ DIAC przewodzi w obu kierunkach.

Teraz najważniejsze pytanie brzmi, dlaczego potrzebujemy DIAC do wyzwalania TRIAC?

TRIAC nie odpalają symetrycznie iz tego powodu TRIAC nie wyzwalają przy tym samym poziomie napięcia bramki dla jednej polaryzacji, jak dla drugiej. Prowadzi to do niepożądanego wyniku. Niesymetryczne odpalanie skutkuje przebiegiem prądu, który ma większą różnorodność częstotliwości harmonicznych, co prowadzi do niepewnych możliwości wewnątrz obwodu mocy. Aby wyjść z tej sytuacji i zmniejszyć zawartość harmonicznych w systemie zasilania, DIAC jest umieszczony szeregowo z bramką TRIAC.

Podstawowa aplikacja DIAC jest pokazana na poniższym obrazku, gdzie DIAC jest używany jako urządzenie wyzwalające TRIAC.

DIAC jest połączony szeregowo z bramką TRIAC. DIAC nie dopuszcza żadnego prądu bramki, dopóki napięcie wyzwalające nie osiągnie pewnego powtarzalnego poziomu w obu kierunkach. W tym przypadku punkt zapłonu TRIAC od połowy cyklu do następnego pół cyklu wydaje się być bardziej spójny i zmniejsza całkowitą zawartość harmonicznych w systemie.

Praktyczny przykład DIAC

Zobaczmy praktyczny obwód wykorzystujący DIAC. W poniższym obwodzie DIAC służy do migania diody LED.

Konstrukcja jest dość prosta, składa się z dwóch diod 1N4007, czyli diody prostowniczej 1000V 1A oraz kondensatora 47uF o wartości co najmniej 300V. W przypadku DIAC można użyć DB3, DB4 lub NTE6408. Stosowane są dwa rezystory 20k i 100 Ohm (att Watt) wraz ze standardową niebieską diodą LED (3v)

Tutaj dwie diody są używane ze względów bezpieczeństwa, które przekształcają prąd przemienny w prąd stały. Kondensator szybko ładuje się przez diody, a gdy tylko naładowane napięcie osiągnie napięcie przebicia DIAC, zaczyna przewodzić i włączać diodę. Po włączeniu diody LED i podczas przepływu prądu przez DIAC spadek napięcia maleje i kondensator rozładowuje się w gwiazdę przez rezystor 20k.

Czas włączania i wyłączania diody LED można kontrolować, zmieniając wartość kondensatora.

Poniżej symulacja jest pokazana w Proteusie.

Konstrukcja Quadrac

Quadrac to specjalny typ tyrystora, który wykorzystuje DIAC i TRIAC w jednym pakiecie. W tym urządzeniu DIAC służy do wewnętrznego wyzwalania TRIAC. Quadrac ma szeroki zakres zastosowań, takich jak przełączanie, sterowanie modulacją temperatury, sterowanie prędkością lub różne aplikacje związane ze ściemniaczami.