Что такое диак: конструкция, работа и применение в срабатывании симистора

DIAC - это полупроводниковый прибор с тремя слоями и двумя переходами. Слово DIAC состоит из двух частей: DI и AC. DI означает диод (или два, например, Di, Tri, Quad, Penta и т. Д.), А AC означает переменный ток. DIAC - это аббревиатура от диода переменного тока .

На изображении ниже показан символ DIAC.

DIAC представляет собой комбинацию двух диодов, включенных параллельно, один в прямом смещении, а другой в обратном по отношению к обеим сторонам. DIAC - это специально сконструированный диод, который позволяет току проходить в обоих направлениях при соблюдении определенных условий.

Еще одна интересная особенность DIAC заключается в том, что из-за отсутствия определенного направления тока он считается двунаправленным устройством. DIAC имеет только два анодных контакта, а катодных контактов нет. Эти два анодных терминала часто называют главным терминалом 1 (MT1) и главным терминалом 2 (MT2).

Строительство DIAC

Конструкция DIAC подчиняется тому же правилу, что и конструкция типичного транзистора без клеммы Base. Как обсуждалось выше, конструкция DIAC имеет два основных терминала, MT1 и MT2. В конструкции DIAC используются два материала P-типа и три материала N-типа без вывода затвора.

На изображении выше показаны три области N-типа с именами NA, NB и NC.

Области P-типа показаны как PA и PB. Если вывод MT1 стал более положительным, чем MT2, ток будет течь в направлении PA -> NB -> PB -> NC. Когда возникает обратная ситуация, клемма MT2 становится более положительной, чем MT1, и ток будет течь в направлении PB -> NB -> PA -> NA.

DIAC только начинает проводить ток, когда достигается напряжение пробоя.

Во время аварийных ситуаций на DIAC происходит внезапное уменьшение падения напряжения, и ток через него увеличивается. Это состояние называется областью отрицательного динамического сопротивления. Проводимость продолжается до тех пор, пока ток не снизится до определенного значения, называемого током удержания. Ниже этого удерживающего тока сопротивление DIAC становится высоким, и он переходит в непроводящее состояние.

Поскольку DIAC является двунаправленным устройством, это будет происходить для обоих направлений тока.

Характеристическая кривая DIAC

На изображении выше показана фактическая ВАХ DIAC. Кривая выглядит как английское слово Z. DIAC остается в непроводящем состоянии до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя. Медленная кривая перед переходом к прямой линии связана с током утечки. После достижения напряжения пробоя DIAC переходит в состояние низкого сопротивления, и ток, протекающий через диод, быстро увеличивается, что показано прямой линией. Но в токопроводящем состоянии падение напряжения на диоде уменьшается, поэтому линия не идеальна на 90 градусов.

Приложения DIAC

DIAC разработан специально для запуска TRIAC или SCR. Как обсуждалось выше, DIAC переходит в лавинную проводимость при напряжении отключения. Из-за этого устройство демонстрирует характеристики отрицательного сопротивления, и падение напряжения на нем резко уменьшается, обычно до примерно 5 вольт. Это создает перерыв по току, которого достаточно для включения или срабатывания TRIAC или SCR.

DIAC также применим для приложений с симметричным запуском, поскольку DIAC ведет себя в обоих направлениях.

Теперь самый важный вопрос: зачем нам DIAC, чтобы запускать TRIAC?

TRIAC не срабатывает симметрично, и из-за этого TRIAC не запускается при том же уровне напряжения затвора для одной полярности, что и для другой. Это приводит к нежелательному результату. Несимметричный запуск приводит к форме волны тока с большим разнообразием частот гармоник, что приводит к неопределенным возможностям внутри силовой цепи. Чтобы выйти из этой ситуации и уменьшить содержание гармоник в энергосистеме, DIAC включается последовательно с затвором TRIAC.

Базовое приложение DIAC показано на рисунке ниже, где DIAC используется в качестве устройства запуска TRIAC.

DIAC соединен последовательно с затвором TRIAC. DIAC не допускает никакого тока затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания не достигнет определенного повторяемого уровня в обоих направлениях. В этом случае точка срабатывания симистора от одного полупериода до следующего полупериода имеет тенденцию быть более согласованной, и это снижает общее содержание гармоник в системе.

Практический пример DIAC

Давайте посмотрим на практическую схему с использованием DIAC. В схеме ниже DIAC используется для мигания светодиода.

Конструкция довольно проста, она состоит из двух диодов 1N4007, которые представляют собой выпрямительный диод на 1000 В, 1 А, и конденсатора емкостью 47 мкФ с номиналом не менее 300 В. Для DIAC можно использовать DB3, DB4 или NTE6408. Два резистора на 20 кОм и 100 Ом (½ Вт) используются вместе со стандартным светодиодом синего цвета (3 В).

Здесь в целях безопасности используются два диода, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Конденсатор быстро заряжается диодами, и как только заряженное напряжение достигает напряжения пробоя DIAC, он начинает проводить и включать светодиод. После включения светодиода и пока ток проходит через DIAC, падение напряжения уменьшается и конденсаторная звезда разряжается через резистор 20k.

Время включения и выключения светодиода можно контролировать, изменяя номинал конденсатора.

Ниже показано моделирование в Proteus.

Конструкция Quadrac

Quadrac - это особый тип тиристора, в котором в одном корпусе используются DIAC и TRIAC. В этом устройстве DIAC используется для внутреннего запуска TRIAC. Quadrac имеет широкий спектр приложений, таких как переключение, регулирование температурной модуляции, регулирование скорости или различные приложения, связанные с диммером.