Симисторы это. Симистор: что это такое, из чего состоит и как применяется в электронике

Что такое симистор и как он работает. Из каких компонентов состоит симистор. Где применяются симисторы в электронике и бытовой технике. Как проверить исправность симистора.

Содержание

Что такое симистор и как он работает

Симистор (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — это полупроводниковый прибор, разновидность тиристора, используемый для коммутации в цепях переменного тока. Основные особенности симистора:

Имеет три вывода — два основных (силовых) и управляющий электрод
Может проводить ток в обоих направлениях
Управляется подачей сигнала на управляющий электрод
После открытия остается в проводящем состоянии до снижения тока ниже тока удержания

Принцип работы симистора заключается в следующем:

В закрытом состоянии симистор не проводит ток
При подаче управляющего сигнала симистор открывается и начинает проводить ток
Симистор остается открытым, пока через него протекает ток выше тока удержания

При снижении тока ниже тока удержания симистор закрывается

Структура и устройство симистора

Симистор имеет пятислойную полупроводниковую структуру. Упрощенно его можно представить как два встречно-параллельно включенных триодных тиристора. Основные элементы конструкции симистора:

Пять чередующихся слоев полупроводника p- и n-типа
Два основных вывода (анод и катод)
Управляющий электрод
Корпус для защиты кристалла

Такая структура обеспечивает возможность проводить ток в обоих направлениях при подаче управляющего сигнала. Это делает симистор удобным прибором для работы в цепях переменного тока.

Основные характеристики симисторов

Ключевые параметры, которые необходимо учитывать при выборе и применении симисторов:

Максимальное рабочее напряжение (обычно 400-1000 В)
Максимальный рабочий ток (от единиц до сотен ампер)

Ток управления (единицы-десятки мА)
Напряжение управления (1-3 В)
Ток удержания (единицы-десятки мА)
Время включения и выключения (единицы мкс)
Максимальная рабочая температура (обычно до 125°C)

Эти параметры определяют возможности применения конкретной модели симистора в различных электронных схемах и устройствах.

Где применяются симисторы

Благодаря своим свойствам симисторы нашли широкое применение в различных областях электроники и электротехники:

Регуляторы мощности в бытовой технике (диммеры, регуляторы оборотов двигателей)
Системы плавного пуска электродвигателей
Электронные выключатели и переключатели
Устройства защиты от перенапряжений
Сварочные аппараты
Зарядные устройства
Системы управления нагревом
Регуляторы яркости освещения

Симисторы позволяют эффективно и плавно управлять мощностью в цепях переменного тока, что делает их незаменимыми во многих современных электронных устройствах.

Как проверить исправность симистора

Для проверки работоспособности симистора можно использовать следующие методы:

Проверка мультиметром в режиме «прозвонки»:

Измерить сопротивление между основными выводами — должно быть высоким
Подать напряжение на управляющий электрод — сопротивление должно резко уменьшиться

Проверка с помощью батарейки и лампочки:

Подключить лампочку и батарейку к основным выводам — лампа не должна гореть
Подать сигнал на управляющий электрод — лампа должна загореться

При проверке симистор необходимо отключить от схемы. Исправный симистор должен открываться при подаче управляющего сигнала и закрываться при его снятии.

Преимущества и недостатки симисторов

Симисторы обладают рядом достоинств и ограничений, которые необходимо учитывать при их применении:

Преимущества:

Возможность управления большой мощностью малым сигналом
Высокая надежность из-за отсутствия механических контактов
Малые габариты и вес
Низкая стоимость
Возможность плавного регулирования мощности

Недостатки:

Чувствительность к перенапряжениям
Ограничения по скорости коммутации
Падение напряжения в открытом состоянии
Необходимость теплоотвода при больших токах

Учет этих особенностей позволяет эффективно использовать преимущества симисторов и минимизировать влияние их недостатков в конкретных схемах.

что такое, из чего состоит и как проверить

Доброго времени суток, уважаемые читатели нашего сайта! В данной статье мы решили рассказать вам о таком важном маленьком приборчике, без которого современную электронику представить себе очень сложно. Для того, чтобы понять, что такое симистор, давайте сначала поговорим немного о полупроводниках.

Что такое полупроводник?

Полупроводники — это нечто среднее между проводниками и диэлектриками (про них у нас есть отдельная статья, рекомендуем ознакомиться). Да, они проводят электрический ток, но проводят они их не так хорошо, как проводники. Физики любят говорить, что у них есть “определенный коэффицент” проводимости. Нам же больше нравится называть их такими веществами, которые достаточно плохо проводят ток. Так вот, из полупроводников изготавливают тиристоры. Что это такое?

Перейдем к тиристорам

Тиристоры — это штуки, которые очень напоминают электронные ключи, однако у них нет закрытого состояния? Как? А вот так! У них немного другое предназначение. По сути, это 2 транзистора, которые управляют мощностью нагрузки с помощью очень слабого сигнала. Обычные тиристоры состоят из 3 деталей — катода, управляющего электрода и анода.

Тиристор

Виды тиристоров

Давайте теперь узнаем, какие тиристоры существуют в природе и какие из них будут интересны нам в первую очередь:

динисторы (тиристоры, у которых всего 2 вывода — анод и катод)
триодный тиристор (с 3 выводами)
тетроидный тиристор (с 4 выводами)
симистор или симметричный тиристор (именно его мы сегодня изучим доскосконально)

Симистор? Впервые слышу

Симистор — это один из подвидов тиристоров, который обычно состоит из множества тиристоров. По-другому его также называют симметричный симистор.

Из чего состоит этот симистор?

Симистор очень часто физики представляют в виде пятислойного полупроводника. Также бывают и изображения в виде 2 тиристоров. При этом, управление сильно отличается от того, как управляется включенные триодные тиристоры потому их и выделили в отдельную группу. Давайте теперь узнаем, как работает управление.

Управление симистором

Дело в том, что у обыкновенного тиристора есть как катод, так и анод, причем каждый из них выполняет строго определенную функцию, а вот у симистора все немного иначе. Представим, что у нас есть и катод и анод, но когда симистор подключен и работает, то катод становится анодом, а анод — катодом. Вот такое чудесное превращение. Именно поэтому мы не можем сказать, что они здесь присутствуют в явном виде и будет просто называть их выходами (электродами). Для того, чтобы точно не ошибиться, давайте будет называть выходы симистора условными катодом и анодом. Еще немного теории.

У симистора управление работает следующим образом: на входе полярность может быть либо отрицательной — это первый вариант. Второй вариант — это тот, когда она совпадает с полярностью на аноде, что встречается реже. Далее все просто — задаем нужную силу тока и ее хватает для отпирания симистора. Обратите внимание, что для тока специально сделан управляющий электрод, именно им мы и пользуемся для этой цели.

Вуаля! Главная сложность для нас здесь — это подобрать идеальный ток, вот и все!

Симистор схема

Теперь, когда мы уже знаем достаточно много о структуре симисторов и том, каким образом они обычно управляются, пришло время посмотреть, как они выглядят на схемах и что здесь есть интересного. Взгляните, например, на эту схему:

Здесь нам стоит сразу отметить, какие есть условные обозначения, чтобы дальше без проблем разбираться во всех схемах. Симисторы обычно имеют 3 электрода, один из которых — это затвор. Его обозначают через английскую букву G. Что, уже гораздо больше понимания, верно? Отлично! Теперь давайте разберемся со схемой немного другого симистора. Замечаете отличия? Да, ведь здесь симистор составлен из целых 2 тиристоров!

Ага, а почему же тогда это симистор? Почему нельзя было сюда поставить схему обычного эквивалентного тиристора? А все дело в том, что управляется такая схема несколько иначе.

Регулятор на симисторе

Теперь пришло время нам обсудить, каким образом симистор регулирует напряжение. Это на самом деле очень интересно. Смотрите. Как только симистор начинает работать, на один из его электронов сразу же подается напряжение, которое всегда является переменным. Далее на управляющий электрод дается отрицательный ток, который и будет управлять процессом. Как будет преодолен порог включения (он всегда известен заранее, в этом и удобство), симистор откроется и ток начнет проходить через него. Отметим, что симистор перестанет работать в тот момент, когда ток поменяет полярность (другими словами он закроется). Далее все идет цикл за циклом и повторяется.

Ага, вроде понятно. А что влияет на скорость открытия и закрытия симистора? Что влияет на силу на выходе? Здесь все опять же очень просто. При нарастании входного напряжения импульс на выходе также увеличивается. Соответственно, если на входе маленькое напряжение — то и на выходе импульс будет короткий. Приведем в пример обыкновенную лампочку с симистором. Чем больше подаем напряжения — тем ярче лампочка. Здорово, не так ли?

Режимы работы симистора

Симистор может работать как под воздействием отрицательного тока, так и под воздействием положительного. Всего выделяют четыре основных режима работы: все зависит от полярности и входного напряжения.

В чем главные достоинства симистора

Давайте рассмотрим симистор как реле. В такой роли у него много существенных преимуществ:

дешево. Да, это тоже плюс. Ну а что? Когда вам нужно сразу много, то будет очень хорошо, если потратить нужно будет меньше
служит очень долго (конечно же, по сравнению с другими приборами этого класса)
надежность из-за отсутствия контактов

Но есть у него и минусы

Конечно, идеальных приборов пока не придумали, поэтому здесь мы тоже не в праве их скрывать:

сильная чувствительность к высоким температурам
работает только на низких частотах (уж слишком долго он открывается и закрывается)
иногда бывают внезапные срабатывания из-за естественного внешнего электромагнитного воздействия

Как проверить симистор?

Поговорив о положительных и отрицательных моментах симистора, мы плавно подвели наше с вами изучение симисторов к очень важному аспекту, а именно — к проверке. Вы можете сказать? Что это еще за проверка. Наверняка это что-то бесполезное. А мы вам ответим, что проверять симисторы — это очень важно, ведь на нем по сути держится весь электроприбор, и выявив брак или неисправность хотя бы в одном симисторе из партии, у вас есть шанс спасти целые электроприборы от серьезных поломок. Но и здесь новички задают вопрос.

А на фабриках, где изготавливают эти симисторы разве их не проверяют. Вопрос этот очень интересен, но ответ тоже довольно прост. На заводах нет времени на проверку каждого отдельного симистора, поэтому от силы проверке может подвергаться один прибор из партии. Поэтому давайте теперь уже поговорим о том, как же все-таки можно проверить на исправность этот замечательный прибор.

Существует сразу несколько эффективных способов проверки симистора. Давайте подробно разберемся с каждым из них. Для начала сразу скажем, что проверять симистор внутри схемы — это совершенно неверное действие. Вам сначала обязательно нужно извлечь его из платы, а потом уже работать с ним. Почему?

Тут все очень просто. Если вы будете проверять свой симистор и при этом он будет внутри схемы, то вы можете проверить его и он будет неисправен, но на самом деле будет неисправен соседний элемент, подключенный к нему параллельно. Поэтому нужно исключить все факторы, отключив симистор от схемы, выпаяв его. Отметим, что проверять нужно будет каждый отдельный элемент, иначе вы не сможете найти причину поломки. Сначала, как правило, проверяют силовые цепи, потом уже переходят к ключам, сделанным из полупроводниковых материалов. Как же можно проверить полупроводниковые ключи:

проверка мультиметром (например прозвонкой или омметром). Это работает по следующему принципу: используем мультиметр в режиме измерения сопротивления Контактами присоединяем к нашему симистору, а затем смотрим полученные измерения. Дело в том, что у исправного симистора значение на омметре должно быть большим или очень большим.
Вот так выглядит мультиметр
проверка батарейкой в паре с лампочкой. На первый взгляд такая идея может показаться глупой и нерациональной, но на деле же это не так. Давайте узнаем, как это работает. Тут все немного сложнее, но все по порядку. Для начала нам нужно будет подсоединить лампочку одним контактом к катоду (условному) нашего симистора. Далее второй контакт лампочки подключается к “отрицательной” стороне батарейки. Останется только присоединить “плюсовой” конец к аноду. Если лампочка горит нормально, то значит и симистор полностью рабочий.

Мощность симистора

Теперь, когда мы уже достаточно много знаем о симисторах, пришло время перейти к технической части. Как? Уже? Ага, вы уже к этому готовы. Итак, самый главный аспект, который волнует всех покупателей этого замечательного прибора — это мощность. Конечно, под этим понимается обычно целая совокупность технических характеристик симистора. О них и пойдет речь. Отметим, что мы разберем характеристики на примере довольно популярной модели — BT139-800.

Сначала давайте узнаем. Что вообще из себя представляют технические характеристики. Больше всего нас будут волновать:

самое большое напряжение, которое только возможно
самое большое напряжение, когда симистор открыт
то напряжение, при котором симистор отпирается
самый маленький ток, при котором открывается симистор
температуры, при которых работает симистор
время отклика (срабатывания)

Ага, вроде бы мы обо всем этом уже говорили, поэтому не так уж и сложно. Хорошо. Теперь о каждой характеристике немного подробнее.

Время отклика (срабатывания)

Скорость срабатывания симистора — это тоже очень важный параметр. Почему? Когда в цепи много таких симисторов и если каждый будет долго срабатывать, то большой аппарат будет очень долго реагировать на каждую команду или даже вообще не сможет работать.

У тока тоже есть своя скорость, а если на его задержку еще будет накладываться куча других, то прибор может стать ну очень медленным, поэтому на это тоже нужно обращать внимание. Наш симистор срабатывает в среднем за 2 микросекунды и это очень хороший результат. Формально, это то время, которое пройдет с момента, когда симистор начинает открываться и уже открыт.

Температура тоже важна

Симисторы, конечно же, работают при достаточно обычных для нас температурах. Однако при помещении его в критические условия будет лучше, если этот диапазон будет очень широким. Наш симистор работает при температуре от МИНУС 40, до ПЛЮС 125 градус по Цельсию. В обычной жизни этот диапазон оптимален, поэтому тут добавить нечего.

Самое большее возможное напряжение

В симисторе BT139-800 это 800 вольт и других моделей этот параметр может отличаться. Не стоит считать, что это напряжение, при котором симистор отлично работает. Нет, напротив — это теоретическое напряжение, от которого симистор еще не выйдет из строя. То есть при идеальных условиях для конкретной модели этот симистор еще вытянет такое напряжение в цепи, однако при превышении его шансов на дальнейшую работоспособностью почти нет. Идем дальше.

Минимальный ток управления

Начнем с того, что этот ток принято измерять в миллиамперах. Разумеется, все зависит от того, как определена полярность симистора в данное время, а также от полярности входного напряжения. Наш симистор имеет мин ток управления от 5 до 22 миллиампер. Однако при проектировании схемы, в которой будет работать симистор, правильнее всего будет ориентироваться на максимальные значения тока. Для нашего симистора это значения, которые находятся между 35 и 70 миллиамперами.

Симистор | это… Что такое Симистор?

Обозначение на схемах

Эквивалентная схема симистора

Фото современных симисторов

Симиcтop (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемый выключатель (ключ). В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тринистора. На приведённом рисунке верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 или условным катодом, нижний — выводом 2 или условным анодом, вывод справа — управляющим электродом.

Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой.

Характерно, что симистор в открытом состоянии проводит ток в обоих направлениях. Другой особенностью симистора, как и других тиристоров, является то, что для его удержания в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод (в отличие от транзисторa). Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Отсюда следует, что выключение нагрузки происходит вблизи моментов времени, когда напряжение на основных электродах симистора меняет полярность (обычно это совпадает по времени со сменой полярности напряжения в сети).

Симистор был изобретен в г. Саранске на заводе «Электровыпрямитель» в 1962-1963 г. начальником конструкторского бюро Василенко Валентиной Стефановной. Запатентован в СССР с приоритетом от 22 июня 1963 года, на полгода ранее, чем в США^[1].

Содержание

1 Структура
2 Управление

3 Ограничения
4 Примечания
5 Ссылки
6 Литература

Структура

Симистор имеет пятислойную структуру полупроводника. Упрощённо симистор можно представить в виде эквивалентной схемы (см. рис.) из двух триодных тиристоров (тринисторов), включённых встречно-параллельно. Следует, однако, заметить, что управление симистором отличается от управления двумя встречно-параллельными тринисторами.

Управление

Для отпирания симистора на его управляющий электрод подаётся напряжение относительно условного катода. Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток.

Ограничения

При использовании симистора накладываются ограничения, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dU/dt) между основными электродами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt. Превышение скорости изменения напряжения на симисторе (из-за наличия его внутренней ёмкости), а также величины этого напряжения, могут приводить к нежелательному открыванию симистора. Превышение скорости нарастания тока между основными электродами, а также величины этого тока, может привести к повреждению симистора. Существуют и другие параметры, на которые накладываются ограничения в соответствии с предельно-допустимыми режимами эксплуатации. К таким параметрам относятся ток и напряжение управляющего электрода, температура корпуса, рассеиваемая прибором мощность и пр.

Опасность превышения по скорости нарастания тока заключается в следующем. Благодаря глубокой положительной обратной связи переход симистора в открытое состояние происходит лавинообразно, но, несмотря на это, процесс отпирания может длиться до нескольких микросекунд, в течение которых к симистору оказываются приложены одновременно большие значения тока и напряжения. Поэтому, даже несмотря на то, что падение напряжения на полностью открытом симисторе невелико, мгновенная мощность во время открывания симистора может достигнуть большой величины. Это сопровождается выделением тепловой энергии, которая не успевает рассеяться и может привести к перегреву и повреждению кристалла.

Одним из способов защиты симистора от выбросов напряжения при работе с индуктивной нагрузкой является включение варистора параллельно основным выводам симистора. Для защиты симистора от превышения скорости изменения напряжения применяют так называемую снабберную цепочку (RC-цепь), подключаемую аналогично.

Примечания

↑ История завода «Электровыпрямитель».

Ссылки

Симисторы: от простого к сложному
сайт «паяльник»
сайт завода «Электровыпрямитель».

Литература

1. Э.Кадино «Цветомузыкальные установки» -М.: ДМК Пресс, 2000.
2. Кублановский. Я. С. Тиристорные устройства. — 2-е изд. , перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1987. — 112 с.: ил. — (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1104).

Применение симисторов

Сегодня в этом блоге я собираюсь дать вам обзор приложений симисторов. Этот блог является постоянным блогом серии транзисторов, поэтому, если вы хотите прочитать о любых других транзисторах, вы можете нажать

ЗДЕСЬ .

TRIAC

TRIAC (триод для переменного тока) представляет собой полупроводниковое устройство, которое обычно используется для регулирования мощности и коммутации. Он используется в коммутации, управлении фазой, конструкциях прерывателей, управлении яркостью света, управлении скоростью вентиляторов и двигателей и так далее. Система управления мощностью предназначена для регулирования величины распределения переменного или постоянного тока. Такие системы управления мощностью можно использовать для ручного переключения электричества на приборы или когда температура или уровень освещенности превышают заданный уровень.

TRIAC представляет собой трехполюсное полупроводниковое коммутационное устройство, используемое для регулирования тока в цепи. Это один из самых значительных членов семейства тиристоров; это двунаправленное устройство, которое может проводить ток как в прямом, так и в обратном направлении, а это означает, что оно может проводить ток как при положительном, так и при отрицательном сигнале затвора.

TRIAC Symbol

TRIAC можно построить, соединив два эквивалентных SCR инверсно параллельно друг другу и соединив затворы двух SCR вместе, чтобы получить один затвор. Символ TRIAC состоит из трех терминалов: основной терминал 1 (MT1), основной терминал 2 (MT2) и ворота (G).

Конструкция TRIAC

Структура TRIAC представляет собой четырехслойное устройство с шестью легированными областями. Клемма затвора предназначена для омического контакта как с областями N, так и с P, что позволяет активировать устройство как с положительной, так и с отрицательной полярностью.

Характеристики VI симисторов

Поскольку симистор является двунаправленным устройством, кривая его характеристик VI будет находиться в первом и третьем квадрантах графика, аналогично характеристикам VI тиристора. Когда клемма MT2 настроена на положительное значение по отношению к клемме MT1, TRIAC будет работать в режиме прямой блокировки.

На начальном этапе из-за сопротивления симистора через устройство будет протекать небольшой ток утечки, поскольку приложенное напряжение меньше напряжения пробоя. При увеличении напряжения до напряжения пробоя срабатывает симистор и через устройство протекает большой ток.

Применение симистора

Симисторы используются в самых разных устройствах, включая регуляторы освещенности, регуляторы скорости электрических вентиляторов и других электродвигателей, а также сложные компьютеризированные схемы управления в самых разных домашних условиях, малых и больших Техника. Их можно использовать как в цепях переменного, так и постоянного тока, но их первоначальная цель состояла в том, чтобы заменить два тиристора в цепях переменного тока. БТ136 и БТ139— это два семейства симисторов, которые в основном используются в прикладных целях.

Симистор как цепь переключения

Эта схема работает следующим образом: если первый переключатель разомкнут, устройство действует как разомкнутый переключатель, и свет проходит через нулевой ток.

С помощью токоограничивающего резистора R устройство находится во включенном состоянии, когда SW1 замкнут. Самоблокировка происходит сразу после начала каждого полупериода, что приводит к полной мощности переключения на легкую нагрузку.

На вход этой схемы подается синусоидальный переменный ток, и TRIAC автоматически размыкается по завершении каждого полупериода. Пока переключатель замкнут, мгновенное напряжение источника питания и ток нагрузки уменьшаются до нуля, и он снова защелкнет его, используя противоположный тиристор.

Симисторы для управления скоростью электрических вентиляторов

Симисторы — это компоненты, используемые для управления сигналами переменного тока. Они используются в различных приложениях, где требуется высокая мощность переключения сигналов переменного тока. Симисторы обычно используются в схемах диммера переменного тока и чрезвычайно полезны при попытке контролировать скорость вентилятора или в качестве диммера для лампы переменного тока.

BT136 TRIAC

BT136 — это TRIAC с максимальным током на клеммах 4A. Пороговое напряжение затвора BT136 также очень мало, поэтому им можно управлять с помощью цифровых схем.

Поскольку симисторы являются двунаправленными коммутационными устройствами, они обычно используются для коммутации приложений переменного тока. Поэтому, если вы хотите управлять переключением (регулировка яркости, скорости) нагрузки переменного тока, потребляющей менее 6 А, с помощью цифрового устройства, такого как микроконтроллер или микропроцессор, то BT136 может подойти вам.

BT136 Техническое описание

Технические характеристики

Повторяющееся пиковое напряжение в выключенном состоянии	600 В
Действующее значение тока в открытом состоянии	4А
Пиковый ток затвора	2А
Пиковая мощность затвора	5 Вт
Средняя мощность затвора	0,5 Вт
Ток удержания	2,2 мА
Ток фиксации	4 мА
Ток запуска затвора	10 мА
Температура перехода	125 °С

Применение

Диммеры переменного тока
Регулятор скорости двигателя переменного тока
Цепи шумовой связи
Управление нагрузками переменного тока с помощью MCU/MPU
Регулятор мощности переменного/постоянного тока

BT131 TRIAC

BT131 — это TRIAC с максимальным током на клеммах 1 ампер. Пороговое напряжение затвора BT131 также очень низкое, что позволяет управлять им с помощью цифровых схем. TRIAC обычно используются для коммутации приложений переменного тока, потому что они являются двунаправленными переключающими устройствами. BT131 — лучший выбор для отключения управления нагрузкой переменного тока, потребляющей менее 3 А, с помощью цифрового устройства, такого как микроконтроллер или микропроцессор.

Распиновка BT131

Главный разъем 1 (контакт 1)	Подключен к фазе или нейтрали сети переменного тока
Главный разъем 2 (контакт 2)	Подключен к фазе или нейтрали сети переменного тока
2697%;»> Ворота (контакт 3)	Используется для срабатывания SCR.

Применение

Диммеры переменного тока
Светильники Strode
Регулятор скорости двигателя переменного тока
Цепи шумовой связи
Управление нагрузками переменного тока с помощью MCU/MPU
Регулятор мощности переменного/постоянного тока
Светорегуляторы
Стиральные машины
Блок управления двигателем

Симистор BTA12-600B

Симистор BTA12-600B подходит для коммутации переменного тока общего назначения. Их можно использовать в таких приложениях, как статические реле, регулирование нагрева и цепи запуска асинхронных двигателей в качестве функции ВКЛ/ВЫКЛ. Они также рекомендуются для управления фазой в регуляторах освещенности и регуляторах скорости электродвигателей бытовых электроприборов.

Характеристики:

Симистор среднего тока
Низкое термическое сопротивление благодаря зажимному соединению
Керамическая изоляция с низким термическим сопротивлением для изоляции BTA
Возможность высокой коммутации (4Q) или очень высокой коммутации (3Q)
Подходит для коммутации переменного тока общего назначения.
Применение: статические реле, регулирование нагрева, пусковые цепи асинхронных двигателей, управление фазой в регуляторах освещенности, регуляторы скорости двигателя.
БТА-12 | БТА12 | БТА12-600б | БТА12-600 | БТА12 600б |

Общий TRIAC с номером модели
BT131
BT139
BTA41
BTA12
BTA12-600B
Если вы хотите купить диод любого типа, нажмите ЗДЕСЬ.

СИМИСТОР

СИМИСТОР (от триода для переменного тока) является общей торговой маркой электронного компонента с тремя выводами, который при срабатывании проводит ток в любом направлении. Его официальное название — двунаправленный триодный тиристор или двунаправленный триодный тиристор. Тиристор аналогичен реле в том смысле, что небольшое напряжение и ток могут управлять гораздо большими напряжением и током. На рисунке справа показан символ схемы симистора, где A1 — это анод 1, A2 — это анод 2, а G — это затвор. Анод 1 и анод 2 обычно называются главным выводом 1 (MT1) и основным выводом 2 (MT2) соответственно.

Условное обозначение симистора

Симисторы представляют собой подгруппу тиристоров и относятся к кремниевым управляемым выпрямителям (SCR). Симисторы отличаются от тиристоров тем, что они пропускают ток в обоих направлениях, тогда как тиристоры могут проводить ток только в одном направлении. Большинство симисторов можно запустить, подав на затвор положительное или отрицательное напряжение (для SCR требуется положительное напряжение). После запуска тиристоры и симисторы продолжают работать, даже если ток затвора прекращается, пока основной ток не упадет ниже определенного уровня, называемого током удержания.

Тиристоры отключения затвора (GTO) аналогичны симисторам, но обеспечивают больший контроль, отключаясь при исчезновении сигнала затвора.

Двунаправленность симисторов делает их удобными переключателями переменного тока (AC). Кроме того, применение триггера при регулируемом фазовом угле переменного тока в главной цепи позволяет управлять средним током, втекающим в нагрузку (управление фазой). Это обычно используется для управления скоростью асинхронных двигателей, диммирования ламп и управления электрическими нагревателями.

Рис. 1. Режимы запуска. Квадранты, 1 (вверху справа), 2 (вверху слева), 3 (внизу слева), 4 (внизу справа)

как работают симисторы, рассмотрим запуск в каждом из четырех квадрантов. Четыре квадранта показаны на рисунке 1 и зависят от напряжения затвора и MT2 по отношению к MT1. Главный вывод 1 (MT1) и главный вывод (MT2) также называются анодом 1 (A1) и анодом 2 (A2) соответственно.

Относительная чувствительность зависит от физической структуры конкретного симистора, но, как правило, квадрант I является наиболее чувствительным (требуется наименьший ток затвора), а квадрант 4 — наименее чувствительным (требуется наибольший ток затвора).

В квадрантах 1 и 2 MT2 положительный, и ток течет от MT2 к MT1 через слои P, N, P и N. Область N, прикрепленная к МТ2, не принимает значительного участия. В квадрантах 3 и 4 MT2 отрицателен, и ток течет от MT1 к MT2, а также через слои P, N, P и N. Область N, прикрепленная к MT2, активна, но область N, прикрепленная к MT1, участвует только в начальном срабатывании, а не в протекании основного тока.

В большинстве приложений ток затвора исходит от MT2, поэтому квадранты 1 и 3 являются единственными рабочими режимами (и затвор, и MT2 положительны или отрицательны по отношению к MT1). Другие приложения с однополярным запуском от микросхемы или цифровой схемы управления работают в квадрантах 2 и 3, тогда как MT1 обычно подключается к положительному напряжению (например, +5 В), а затвор опускается до 0 В (земля).

Квадрант 1

Рисунок 3: Работа в квадранте 1

Рисунок 4: Эквивалентная электрическая схема для симистора, работающего в квадранте 1

Работа в квадранте 1 происходит, когда затвор и MT2 положительны по отношению к MT1.

Механизм показан на рис. 3. Ток затвора включает эквивалентный NPN-транзистор, который, в свою очередь, потребляет ток от базы эквивалентного PNP-транзистора, открывая его. Часть тока затвора (пунктирная линия) теряется по омическому пути через p-кремний, втекая напрямую в МТ1, минуя базу NPN-транзистора. В этом случае введение дырок в p-кремний приводит к тому, что наложенные друг на друга слои n, p и n под MT1 ведут себя как NPN-транзистор, который включается из-за наличия тока в его базе. Это, в свою очередь, приводит к тому, что слои p, n и p над MT2 ведут себя как PNP-транзистор, который включается, потому что его база n-типа смещается в прямом направлении по отношению к его эмиттеру (MT2). Таким образом, схема срабатывания такая же, как и у SCR. Эквивалентная схема изображена на рис. 4.9.0005

Однако структура отличается от SCR. В частности, симистор всегда имеет небольшой ток, протекающий непосредственно от затвора к МТ1 через p-кремний, минуя p-n переход между базой и эмиттером эквивалентного NPN-транзистора. Этот ток показан на рис. 3 пунктирной красной линией и является причиной того, что симистору требуется больший ток затвора для включения, чем тиристору с аналогичным номиналом.

Как правило, этот квадрант является наиболее чувствительным из четырех. Это связано с тем, что это единственный квадрант, где ток затвора подается непосредственно в базу одного из транзисторов основного устройства.

Квадрант 2

На рис. 5 показан процесс запуска. Включение устройства трехкратное и начинается при протекании тока от МТ1 в затвор через p-n переход под затвором. Это включает структуру, состоящую из транзистора NPN и транзистора PNP, который имеет затвор в качестве катода (включение этой структуры обозначено цифрой «1» на рисунке). По мере увеличения тока в затворе потенциал левой стороны p-кремния под затвором возрастает по направлению к MT1, поскольку разность потенциалов между затвором и MT2 имеет тенденцию к уменьшению: это устанавливает ток между левой и правой сторонами. стороны p-кремния (обозначен цифрой 2 на рисунке), который, в свою очередь, включает NPN-транзистор под выводом MT1 и, как следствие, также pnp-транзистор между MT2 и правой стороной верхнего p-кремния. Итак, в конце концов, структура, через которую проходит большая часть тока, аналогична операции в квадранте I («3» на рис. 5).

Квадрант 3

Весь процесс показан на рис. 6. Здесь процесс также происходит в несколько этапов. На первом этапе p-n-переход между терминалом MT1 и затвором становится смещенным в прямом направлении (шаг 1). Поскольку прямое смещение подразумевает инжекцию неосновных носителей в два слоя, соединяющих переход, электроны инжектируются в p-слой под затвором. Некоторые из этих электронов не рекомбинируют и уходят в нижележащую n-область (этап 2). Это, в свою очередь, снижает потенциал n-области, действующей как база pnp-транзистора, который включается (включение транзистора без прямого снижения потенциала базы называется дистанционным управлением затвором). Нижний p-слой работает как коллектор этого PNP-транзистора и имеет повышенное напряжение: на самом деле, этот p-слой также действует как база NPN-транзистора, состоящего из последних трех слоев сразу над выводом MT2, который в очередь, активируется. Таким образом, красная стрелка с цифрой «3» на рисунке 6 показывает конечный путь прохождения тока.

Квадрант 4

Запуск в этом квадранте аналогичен запуску в квадранте III. В этом процессе используется дистанционное управление затвором, и он показан на рис. 7. Когда ток течет из p-слоя под затвором в n-слой под MT1, неосновные носители в виде свободных электронов инжектируются в p-область, а некоторые из них собираются нижележащим n-p соединением и переходят в соседнюю n-область без рекомбинации. Как и в случае запуска в квадранте III, это снижает потенциал n-слоя и включает PNP-транзистор, образованный n-слоем и двумя соседними p-слоями. Нижний p-слой работает как коллектор этого PNP-транзистора и имеет повышенное напряжение: на самом деле, этот p-слой также действует как база NPN-транзистора, состоящего из последних трех слоев сразу над выводом MT2, который в очередь, активируется. Таким образом, красная стрелка с цифрой «3» на рисунке 6 показывает конечный путь прохождения тока.

Как правило, этот квадрант наименее чувствителен из четырех. Кроме того, некоторые модели TRIAC (логический уровень и типы без демпфера) не могут запускаться в этом квадранте, а только в трех других.

Проблемы

При использовании симистора в цепи следует учитывать некоторые недостатки. В этом разделе кратко изложены некоторые из них.
Пороговый ток затвора, ток фиксации и ток удержания
Симистор начинает проводить ток, когда ток, втекающий в его затвор или выходящий из него, достаточен для включения соответствующих переходов в рабочем квадранте. Минимальный ток, способный это сделать, называется пороговым током затвора и обычно указывается IGT. В типичном симисторе пороговый ток затвора обычно составляет несколько миллиампер, но необходимо также учитывать, что:
IGT зависит от температуры: Чем выше температура, тем выше обратные токи в заблокированных переходах. Это подразумевает наличие большего количества свободных носителей в области затвора, что снижает необходимый ток затвора.
IGT зависит от рабочего квадранта, поскольку другой квадрант подразумевает другой способ запуска. Как правило, первый квадрант является наиболее чувствительным (т. е. требует наименьшего тока для включения), тогда как четвертый квадрант является наименее чувствительным.
При включении из выключенного состояния IGT зависит от напряжения, подаваемого на две основные клеммы МТ1 и МТ2. Более высокое напряжение между MT1 и MT2 вызывает большие обратные токи в заблокированных переходах, что требует меньшего тока затвора, аналогично работе при высокой температуре. Как правило, в спецификациях IGT указывается для определенного напряжения между MT1 и MT2.
Когда ток затвора прерывается, если ток между двумя основными клеммами больше, чем так называемый ток фиксации, устройство продолжает проводить ток, в противном случае устройство может отключиться. Ток фиксации — это минимум, который может восполнить недостающий ток затвора, чтобы внутренняя структура устройства оставалась запертой. Значение этого параметра варьируется в зависимости от:
Импульс тока затвора (амплитуда, форма и длительность)
температура
Цепь управления
(резисторы или конденсаторы между затвором и MT1 увеличивают ток фиксации, потому что они крадут ток у затвора, прежде чем он сможет помочь полному включению устройства)
квадрант операции
В частности, если ширина импульса тока затвора достаточно велика (обычно несколько десятков микросекунд), симистор завершает процесс запуска, когда сигнал затвора прерывается и ток фиксации достигает минимального уровня, называемого током удержания. Ток удержания — это минимально необходимый ток, протекающий между двумя основными клеммами, который удерживает устройство во включенном состоянии после того, как оно достигло коммутации во всех частях своей внутренней структуры.
В спецификациях ток фиксации обозначается как IL, а ток удержания обозначается как IH. Обычно они составляют порядка нескольких миллиампер.

Снабберные цепи

При использовании для управления реактивными (индуктивными или емкостными) нагрузками необходимо следить за тем, чтобы симистор правильно отключался в конце каждого полупериода переменного тока в сети. схема. Симисторы могут быть чувствительны к быстрым изменениям напряжения (dv/dt) между MT1 и MT2, поэтому фазовый сдвиг между током и напряжением, вызванный реактивными нагрузками, может привести к скачку напряжения, который может привести к ошибочному включению тиристора. Электродвигатель обычно является индуктивной нагрузкой, а автономные источники питания, используемые в большинстве телевизоров и компьютеров, являются емкостными.
Нежелательных включений можно избежать, используя снабберную цепь (обычно типа резистор/конденсатор или резистор/конденсатор/индуктор) между MT1 и MT2. Снабберные цепи также используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети.
Поскольку включение вызвано внутренними емкостными токами, втекающими в затвор вследствие высокого значения dv/dt (т. е. быстрого изменения напряжения), резистор или конденсатор затвора (или оба параллельно) могут быть подключены между затвором и MT1, чтобы обеспечить путь с низким импедансом к MT1 и дополнительно предотвратить ложное срабатывание. Это, однако, увеличивает требуемый ток запуска или увеличивает задержку из-за зарядки конденсатора. С другой стороны, резистор между затвором и MT1 помогает отводить токи утечки от устройства, тем самым улучшая работу симистора при высокой температуре, когда максимально допустимое значение dv/dt ниже. Как правило, для этой цели подходят номиналы резисторов менее 1 кОм и конденсаторов 100 нФ, хотя тонкая настройка должна производиться на конкретной модели устройства.
Для более мощных и требовательных нагрузок можно использовать два инверсно-параллельных тиристора вместо одного симистора. Поскольку к каждому тиристору будет приложен весь полупериод напряжения обратной полярности, отключение тиристоров гарантировано, независимо от характера нагрузки. Однако из-за отдельных вентилей правильное срабатывание SCR сложнее, чем срабатывание TRIAC.
Симисторы также могут не включаться надежно при реактивных нагрузках, если сдвиг фазы тока приводит к тому, что ток главной цепи становится ниже тока удержания в момент срабатывания. Чтобы решить эту проблему, можно использовать постоянный ток или последовательность импульсов для многократного запуска TRIAC, пока он не включится.

Применение

Типичное использование в качестве диммера компьютеризированные схемы управления многими бытовыми мелкими и крупными приборами.
Когда симисторы сетевого напряжения запускаются микроконтроллерами, часто используются оптоизоляторы; например, оптотриаки можно использовать для управления током затвора. В качестве альтернативы, если позволяет безопасность и электрическая изоляция контроллера не требуется, одна из шин питания микроконтроллера может быть подключена к одному из источников питания.

Что такое симистор и как он работает

Структура и устройство симистора

Основные характеристики симисторов

Где применяются симисторы

Как проверить исправность симистора