Hauptmerkmale von Triacs

Alle Halbleiterbauelemente basieren auf Übergängen, und wenn ein Bauelement mit drei Übergängen ein Thyristor ist, dann sind dies bereits zwei parallel geschaltete Bauelemente mit drei Übergängen in einem gemeinsamen Gehäuse Triac, also ein symmetrischer Thyristor. In der englischsprachigen Literatur heißt es „TRIAC“ – AC-Triode.

Auf die eine oder andere Weise verfügt der Triac über drei Ausgänge, von denen zwei Stromausgänge sind und der dritte eine Steuerung oder ein Tor (englisch GATE) ist. Gleichzeitig verfügt der Triac nicht über eine bestimmte Anode und Kathode, da jede der Leistungselektroden zu unterschiedlichen Zeiten sowohl als Anode als auch als Kathode fungieren kann.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden Triacs sehr häufig in Wechselstromkreisen eingesetzt. Darüber hinaus sind Triacs kostengünstig, haben eine lange Lebensdauer und verursachen im Vergleich zu mechanischen Schaltrelais keine Funken, was ihre anhaltende Nachfrage sichert.

Schauen wir uns die Hauptmerkmale, also die wichtigsten technischen Parameter von Triacs, an und erklären, was sie jeweils bedeuten. Wir betrachten das Beispiel eines ziemlich verbreiteten Triacs BT139-800, der häufig in verschiedenen Arten von Reglern verwendet wird.Also, die Hauptmerkmale des Triacs:

• Maximale Spannung;

• Maximale wiederkehrende Stoßspannung im ausgeschalteten Zustand;

• Maximaler, periodengemittelter Leerlaufstrom;

• Maximaler kurzzeitiger Impulsstrom im geöffneten Zustand;

• Maximaler Spannungsabfall am Triac im offenen Zustand;

• Der minimale DC-Steuerstrom, der zum Einschalten eines Triacs erforderlich ist;

• Gate-Steuerspannung entsprechend dem minimalen Gate-Gleichstrom;

• Kritische Anstiegsgeschwindigkeit der Ruhespannung;

• Kritische Anstiegsgeschwindigkeit des Leerlaufstroms;

• Einschaltzeit;

• Betriebstemperaturbereich;

• Rahmen.

Maximale Spannung

In unserem Beispiel sind es 800 Volt. Dies ist die Spannung, die, wenn sie an die Versorgungselektroden des Triacs angelegt wird, theoretisch keinen Schaden verursacht. In der Praxis ist dies die maximal zulässige Betriebsspannung für den durch diesen Triac verbundenen Stromkreis unter Betriebstemperaturbedingungen, die innerhalb des zulässigen Temperaturbereichs liegen.

Selbst ein kurzzeitiges Überschreiten dieses Wertes garantiert nicht den weiteren Betrieb des Halbleiterbauelements. Der nächste Parameter wird diese Bestimmung verdeutlichen.

Maximale wiederkehrende Spitzenspannung im ausgeschalteten Zustand

Dieser Parameter wird in der Dokumentation immer angegeben und bezeichnet nur den Wert der kritischen Spannung, die den Grenzwert für diesen Triac darstellt.

Dies ist die Spannung, die in der Spitze nicht überschritten werden kann. Selbst wenn der Triac geschlossen ist und nicht öffnet, wird der Triac in einem Stromkreis mit konstanter Wechselspannung installiert und nicht unterbrochen, wenn die Amplitude der angelegten Spannung in unserem Beispiel 800 Volt nicht überschreitet.

Liegt am geschlossenen Triac zumindest für einen Teil der Periodendauer der Wechselspannung eine zumindest geringfügig höhere Spannung an, so ist dessen weitere Leistungsfähigkeit vom Hersteller nicht gewährleistet. Dieser Punkt bezieht sich wiederum auf die Bedingungen des zulässigen Temperaturbereichs.

Maximum, Periodendurchschnitt, aktueller Zustand

Der sogenannte maximale quadratische Mittelwert (RMS – Root Mean Square) des Stroms, für einen sinusförmigen Strom, ist sein Durchschnittswert unter Bedingungen einer akzeptablen Betriebstemperatur des Triacs. In unserem Beispiel beträgt dieser maximal 16 Ampere bei Triac-Temperaturen bis 100°C. Der Spitzenstrom kann höher sein, wie durch den nächsten Parameter angegeben.

Maximaler kurzzeitiger Stoßstrom im geöffneten Zustand

Dabei handelt es sich um den Spitzenstrom, der in der Triac-Dokumentation angegeben ist, unbedingt mit der maximal zulässigen Stromdauer dieses Wertes in Millisekunden. In unserem Beispiel sind das 155 Ampere für maximal 20 ms, was praktisch bedeutet, dass die Dauer eines so großen Stroms noch kürzer sein sollte.

Beachten Sie, dass der RMS-Strom unter keinen Umständen überschritten werden darf. Dies ist auf die maximale Verlustleistung des Triac-Gehäuses und die maximal zulässige Chiptemperatur von weniger als 125 °C zurückzuführen.

Maximaler Spannungsabfall am Triac im offenen Zustand

Dieser Parameter gibt die maximale Spannung an (in unserem Beispiel sind es 1,6 Volt), die zwischen den Leistungselektroden des Triacs im offenen Zustand bei dem in der Dokumentation angegebenen Strom in seinem Arbeitskreis (in unserem Beispiel bei einem Strom) aufgebaut wird von 20 Ampere) . Im Allgemeinen gilt: Je größer der Strom, desto größer ist der Spannungsabfall am Triac.

Diese Eigenschaft ist für thermische Berechnungen erforderlich, da sie den Konstrukteur indirekt über den maximalen potenziellen Wert der vom Triac-Gehäuse abgegebenen Leistung informiert, was bei der Auswahl eines Kühlkörpers wichtig ist. Außerdem ist es möglich, den Ersatzwiderstand des Triacs unter bestimmten Temperaturbedingungen abzuschätzen.

Minimaler DC-Antriebsstrom, der zum Einschalten des Triacs erforderlich ist

Der minimale Strom der Steuerelektrode des Triacs, gemessen in Milliampere, hängt von der Polarität des Triac-Einschlusses zum aktuellen Zeitpunkt sowie von der Polarität der Steuerspannung ab.

In unserem Beispiel liegt dieser Strom zwischen 5 und 22 mA, abhängig von der Polarität der Spannung im vom Triac gesteuerten Stromkreis. Bei der Entwicklung eines Triac-Steuerungsschemas ist es besser, den Steuerstrom dem Maximalwert anzunähern, in unserem Beispiel beträgt er 35 oder 70 mA (je nach Polarität).

Steuer-Gate-Spannung entsprechend dem minimalen DC-Gate-Strom

Um den Mindeststrom im Stromkreis der Steuerelektrode des Triacs einzustellen, ist es notwendig, an diese Elektrode eine bestimmte Spannung anzulegen. Sie hängt von der aktuell im Stromkreis des Triacs anliegenden Spannung und auch von der Temperatur des Triacs ab.

Für unser Beispiel müssen also bei einer Spannung von 12 Volt im Versorgungskreis mindestens 1,5 Volt angelegt werden, um sicherzustellen, dass der Steuerstrom auf 100 mA eingestellt ist. Und bei einer Kristalltemperatur von 100 °C und einer Spannung im Arbeitskreis von 400 Volt beträgt die für den Steuerkreis erforderliche Spannung 0,4 Volt.

Kritische Anstiegsgeschwindigkeit der Ruhespannung

Dieser Parameter wird in Volt pro Mikrosekunde gemessen.In unserem Beispiel beträgt die kritische Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung an den Versorgungselektroden 250 Volt pro Mikrosekunde. Wenn diese Geschwindigkeit überschritten wird, kann der Triac auch ohne Anlegen einer Steuerspannung an seine Steuerelektrode fälschlicherweise unangemessen öffnen.

Um dies zu verhindern, ist es notwendig, solche Betriebsbedingungen bereitzustellen, damit sich die Anodenspannung (Kathodenspannung) langsamer ändert, und alle Störungen auszuschließen, deren Dynamik diesen Parameter überschreitet (jedes Impulsrauschen usw. .n.).

Kritische Anstiegsgeschwindigkeit des Leerlaufstroms

Gemessen in Ampere pro Mikrosekunde. Wenn diese Rate überschritten wird, geht der Triac kaputt. In unserem Beispiel beträgt die maximale Anstiegsrate beim Einschalten 50 Ampere pro Mikrosekunde.

Einschaltzeit

In unserem Beispiel beträgt diese Zeit 2 Mikrosekunden. Dies ist die Zeit, die von dem Moment an vergeht, in dem der Gate-Strom 10 % seines Spitzenwerts erreicht, bis zu dem Moment, in dem die Spannung zwischen Anode und Kathode des Triacs auf 10 % ihres Anfangswerts abfällt.

Betriebstemperaturbereich

Typischerweise liegt dieser Bereich zwischen -40 °C und +125 °C. Für diesen Temperaturbereich liefert die Dokumentation die dynamischen Eigenschaften des Triacs.

Rahmen

In unserem Beispiel handelt es sich um to220ab. Dies ist praktisch, da der Triac an einem kleinen Kühlkörper befestigt werden kann. Für thermische Berechnungen enthält die Triac-Dokumentation eine Tabelle mit der Abhängigkeit der Verlustleistung vom durchschnittlichen Strom des Triacs.