2 Συσκευές ενεργοποίησης Thyristor - UJT και DIAC

1. Τρανζίστορ Unijunction

Το Unijunction Transistor είναι μια συσκευή 3 τερματικών με μία διασταύρωση PN και χρησιμοποιείται βασικά για την ενεργοποίηση ενός SCR ή ενός TRIAC. Είναι μια μονοκατευθυντική συσκευή.

Τρανζίστορ Unijunction

Κατασκευή UJT

Ένα τρανζίστορ unijunction κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια ελαφρώς νωτιαία ράβδο πυριτίου τύπου Ν, πάνω στην οποία μια βαριά ράβδος τύπου P με κράμα. Μεταλλικές επαφές ενσωματώνονται σε τρεις πλευρές, από τις οποίες αφαιρούνται τρεις ακροδέκτες, οι οποίοι ονομάζονται Emitter, Base1 και Base2.

Λειτουργία UJT

Ένα UJT μπορεί να θεωρηθεί ισοδύναμο μιας διόδου που συνδέεται με τη σύνδεση δύο αντιστάσεων. Οι αντιστάσεις είναι οι εσωτερικές αντιστάσεις των δύο βάσεων. Η τάση τροφοδοσίας εφαρμόζεται κανονικά στους δύο ακροδέκτες βάσης και η τάση εισόδου εφαρμόζεται στον ακροδέκτη πομπού και στη βάση1. Η συσκευή θα λειτουργήσει όταν η εφαρμοζόμενη τάση υπερβεί την τάση προς τα εμπρός διόδων καθώς και την τάση σύνδεσης των δύο αντιστάσεων. Με άλλα λόγια, όταν η εφαρμοζόμενη τάση υπερβαίνει την μέγιστη τάση, η συσκευή θα κάνει αγωγή.

Αρχικά καθώς η εφαρμοζόμενη τάση είναι μικρότερη από την κορυφή ή την τάση κατωφλίου, θα ρέει αμελητέα ποσότητα ρεύματος και η συσκευή βρίσκεται σε αποκοπή περιοχής. Μόλις η εφαρμοζόμενη τάση φτάσει στο επίπεδο κατωφλίου, η συσκευή αρχίζει να λειτουργεί και ρέει ρεύμα μέσω της συσκευής. Καθώς μειώνεται η τάση, το ρεύμα αυξάνεται και έτσι η συσκευή βρίσκεται σε περιοχή αρνητικής αντίστασης. Αυτή η μείωση της τάσης συμβαίνει έως ότου η εφαρμοζόμενη τάση φτάσει σε μια τάση σημείου κοιλάδας και επιτευχθεί ένα σημείο κορεσμού.

Εφαρμογή του UJT για ενεργοποίηση ενός TRIAC

Το UJT μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν ταλαντωτή χαλάρωσης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή παλμών για την ενεργοποίηση ενός TRIAC.

Στο παραπάνω κύκλωμα η εφαρμοζόμενη τάση AC διορθώνεται χρησιμοποιώντας ανορθωτή γέφυρας και ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας δίοδο zener. Αυτή η ρυθμιζόμενη τάση DC εφαρμόζεται στον πυκνωτή, ο οποίος ξεκινά τη φόρτιση μέσω της μεταβλητής αντίστασης. Μόλις η τάση του πυκνωτή φτάσει στην κορυφή ή στην τάση κατωφλίου, το UJT αρχίζει να διεξάγει και ο πυκνωτής αρχίζει να αποφορτίζει μέσω του UJT και του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή και παράγεται μια τάση παλμού κατά μήκος του δευτερεύοντος μετασχηματιστή, ο οποίος δίνεται στην πύλη του SCR για να το ενεργοποιήσετε. Μόλις ενεργοποιηθεί το SCR, θα αρχίσει να λειτουργεί, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε τάση πύλης.

2. DIAC

Το DIAC είναι ένας συνδυασμός δύο διόδων Shockley (ρεύμα αγωγής σε μία κατεύθυνση) συνδεδεμένο πλάτη με πλάτη έτσι ώστε η συσκευή να λειτουργεί και προς τις δύο κατευθύνσεις. Είναι μια αμφίδρομη συσκευή που λειτουργεί όταν ενεργοποιείται με τάση. Είναι στην πραγματικότητα ένας θυρίστορ και λειτουργεί μόνο όταν εφαρμόζεται τάση που υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο επίπεδο. Αυτή είναι η τάση διακοπής ή V_BOπου μπορεί να είναι μια στιγμιαία αυξανόμενη τάση. Τα DIAC χρησιμοποιούνται ευρέως ως διακόπτες για ενεργοποίηση συσκευών που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα, όπως ένας ρυθμιστής λυχνίας, έλεγχος ταχύτητας κινητήρα κ.λπ. Η κύρια εφαρμογή του είναι η μετατόπιση φάσης ενός Triac. Η μόνη διαφορά από ένα UJT είναι ότι το DIAC είναι μια αμφίδρομη συσκευή.

Λειτουργία DIAC

Όταν λειτουργεί με τάση DC, το DIAC είναι ακριβώς σαν δίοδος. Αλλά με τάση εναλλασσόμενου ρεύματος, το DIAC πραγματοποιείται για καθέναν από τους μισούς κύκλους, μόνο όταν η τάση φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο. Το DIAC είναι μια μικρή δίοδος παρόμοια με τη δίοδο ανορθωτή. Αλλά σε αντίθεση με τη διόρθωση ανορθωτή, είναι αμφίδρομη και συμπεριφέρεται και προς τις δύο κατευθύνσεις. Αλλά διεξάγεται μόνο όταν η τάση που περνά πάνω από την τάση διακοπής, συνήθως 30 βολτ. Όταν συμβεί αυτό, το DIAC εισέρχεται στην περιοχή αρνητικής δυναμικής αντίστασης οδηγώντας σε απότομη μείωση της πτώσης τάσης σε όλη του. Η αρνητική αντίσταση συνεπάγεται ότι το ρεύμα αρχίζει να αυξάνεται και η τάση σε όλο αυτό αρχίζει να μειώνεται. Αυτό οδηγεί σε απότομη αύξηση του ρεύματος μέσω του DIAC. Παραμένει στη λειτουργία αγώγιμης ροής έως ότου το ρεύμα μέσω του πέσει σε μια συγκεκριμένη τιμή συγκεκριμένη για τη συσκευή. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται holding current IH. Κάτω από την τιμή του ρεύματος συγκράτησης, το Diac μπαίνει και πάλι σε υψηλή κατάσταση αντίστασης και μη αγώγιμη λειτουργία. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το DIAC έναν ιδανικό διακόπτη στα συστήματα ελέγχου ισχύος. Αυτή η συμπεριφορά του DIAC είναι αμφίδρομη και εμφανίζεται και στις δύο κατευθύνσεις του ρεύματος.

Λειτουργία DIAC σε AC

Σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, όπου απαιτείται παροχή ρεύματος σε φορτία, το DIAC μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης για την ενεργοποίηση ενός διακόπτη φόρτωσης. Κανονικά χρησιμοποιείται ένα TRIAC ή ένα SCR για τον έλεγχο της παροχής ρεύματος AC σε φορτία όπως λαμπτήρας πυρακτώσεως ή λαμπτήρα φθορισμού και λειτουργεί ως φορτίο. Ωστόσο, δεν είναι ασφαλές να συνδέσετε απευθείας το TRIAC στην τροφοδοσία AC και για το λόγο αυτό απαιτείται διαφορετική συσκευή για τον έλεγχο της τροφοδοσίας AC στο TRIAC. Εδώ έρχεται ο ρόλος του DIAC.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, το MT1 είναι θετικό σε σχέση με το MT2, το οποίο είναι αρνητικό. Έτσι το 1^αγΗ διασταύρωση είναι αντίστροφη μεροληπτική και η δεύτερη είναι προς τα εμπρός. Όπως γνωρίζουμε για μια αντίστροφη μεροληπτική σύνδεση, το ρεύμα δεν θα ρέει έως ότου η εφαρμοζόμενη τάση φτάσει στο επίπεδο βλάβης. Ομοίως στο DIAC, μόνο μια αμελητέα ποσότητα ρεύματος θα διαρρέει μέσω της συσκευής. Μόλις η εφαρμοζόμενη τάση υπερβεί την αντίστροφη τάση διακοπής αυτής της διασταύρωσης, το ρεύμα αρχίζει να ρέει και η συσκευή εκτελείται.

Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, το MT2 είναι αρνητικό σε σχέση με το MT2 και το MT2 είναι θετικό. Η συσκευή θα αρχίσει να λειτουργεί μόνο όταν η εφαρμοζόμενη τάση υπερβεί την τάση διακοπής.

Τρανζίστορ Ισοδύναμο ενός DIAC

Ένα DIAC μπορεί να θεωρηθεί ως ισοδύναμο ενός τρανζίστορ χωρίς σύνδεση βάσης και οι δύο κόμβοι έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά. Όταν η μία από τη διασταύρωση είναι μεροληπτική προς τα εμπρός, η άλλη είναι μεροληπτική αντίστροφη και η τάση διακοπής είναι η τάση αντίστροφης διακοπής όπως σε μια δίοδο zener ή μια τάση προς τα εμπρός. Εάν η πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται στο DIAC αντιστραφεί, θα συνεχίσει να λειτουργεί και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το DIAC θεωρείται ως αμφίδρομη συσκευή.

Κατασκευή DIAC

Το DIAC είναι μια δομή τριών στρωμάτων και δεν έχει ηλεκτρόδιο πύλης ή τερματικό ελέγχου. Θεωρούνται ως συμμετρικές δίοδοι σκανδάλης λόγω της συμμετρίας της χαρακτηριστικής καμπύλης τους. Τα τερματικά τους δεν φέρουν ετικέτα ως άνοδο ή κάθοδο και μπορούν να συνδεθούν με κάθε τρόπο. Τα τερματικά μπορεί κάποτε να φέρουν ετικέτα ως A1 και A2 ή MT1 και MT2. Έχει δύο συνδέσμους - μία εμπρόσθια μεροληπτική και άλλη αντίστροφη μεροληπτική διασταύρωση. Είναι κατασκευασμένο με τον ίδιο τρόπο όπως ένα τρανζίστορ με τη μόνη διαφορά να είναι στο γεγονός ότι σε ένα DIAC και οι δύο κόμβοι προσδένονται με ίση συγκέντρωση. Συσκευάζεται σαν μια δίοδος διασταύρωσης pn.

Εφαρμογή DIAC για ενεργοποίηση TRIAC

Το DIAC ελέγχει τη γωνία φάσης της ενεργοποίησης του TRIAC, έτσι ώστε να μπορεί να ελέγχεται το ρεύμα μέσω της λυχνίας. Η μεταβλητή αντίσταση και ο πυκνωτής ενεργούν ως το δίκτυο μετατόπισης φάσης. Όταν η τάση στον πυκνωτή φτάσει την τάση διακοπής του DIAC, αρχίζει να αποφορτίζεται μέσω του DIAC. Το DIAC ξεκινά να λειτουργεί και αυτό δίνει έναν παλμό ενεργοποίησης στην πύλη Triac και το Triac αρχίζει να λειτουργεί.

Δικαιώματα φωτογραφίας

• Τρανζίστορ Unijunction από wikimedia