Un triac ( tiristor triodo ) o triac (del inglés TRIAC - triode para corriente alterna ) es un dispositivo semiconductor, que es un tipo de tiristor y se utiliza para conmutar en circuitos de CA. A menudo considerado en electrónica como un interruptor controlado (llave). A diferencia de un tiristor, que tiene un cátodo y un ánodo correspondientes a la polaridad en la que puede fluir la corriente continua, es incorrecto llamar a las conclusiones principales (de potencia) del triac un cátodo o un ánodo en un triac, ya que debido a la estructura del triac son ambos al mismo tiempo. Sin embargo, según el método de encendido en relación con el electrodo de control, las principales conclusiones del triac difieren y existe su analogía con el cátodo y el ánodo del tiristor. En la figura que se muestra, la salida superior del triac según el diagrama se denomina salida 1 o cátodo condicional (en literatura extranjera A1 o MT1), la inferior es salida 2 o ánodo condicional (en literatura extranjera A2 o MT2) , la salida de la derecha es un electrodo de control (en la puerta de la literatura extranjera).
Se utiliza un triac para controlar una carga alimentada con CA.
Para controlar la carga, los electrodos principales del triac se conectan en serie con la carga. En el estado cerrado, la conducción del triac está ausente, la carga está apagada. Para desbloquear el triac, se debe aplicar un potencial al electrodo de control en relación con el pin 1. Como resultado, el triac se desbloquea, se produce la conducción entre los electrodos principales del triac , la carga se enciende. Después de desbloquear, el triac, como un tiristor unipolar no bloqueable , permanece encendido hasta que la corriente de carga cae por debajo de la corriente de retención, incluso si se detiene el suministro de corriente al electrodo de control. Debido al hecho de que los triacs se utilizan para conmutar circuitos de corriente alterna , el valor de corriente cae a cero cada período, en estos momentos la carga se desconecta automáticamente y no es necesario utilizar circuitos separados para bloquear el tiristor simétrico.
A diferencia de los tiristores unipolares, no hay tiristores simétricos bloqueables .
Triac característico de voltios-amperios (VCA)
estructura de cristal triac
El triac tiene una estructura semiconductora de cinco capas. Simplificado, un triac se puede representar como un circuito equivalente de dos tiristores triodo (trinistores) conectados en antiparalelo. Sin embargo, cabe señalar que el control de un triac difiere del control de dos trinistores antiparalelos.
Para desbloquear el triac, su electrodo de control se energiza en relación con el pin 1 (cátodo condicional). La polaridad del voltaje en el electrodo de control en relación con el pin 1 puede ser negativa o positiva. Dependiendo de la polaridad del voltaje en el pin 2 (ánodo condicional) y la polaridad del voltaje en el electrodo de control, se habla de cuadrantes de control : el cuadrante I corresponde a la polaridad positiva en el pin 2 y el electrodo de control, el cuadrante II - polaridad positiva en el pin 2 y negativo en el electrodo de control, III cuadrante - polaridad negativa en el pin 2 y el electrodo de control y IV cuadrante - polaridad negativa en el pin 2 y positiva en el electrodo de control.
Como regla general, todos los triacs funcionan bien en los cuadrantes I, II y III. También hay los llamados. triacs de cuatro cuadrados que funcionan de manera estable en los cuatro cuadrantes. Sin embargo, en este caso, las características de dicho triac cuando se usa el cuadrante IV son peores: el valor límite de la tasa de aumento de corriente dI / dt es más bajo, el tiempo de desbloqueo es más largo y se requiere una corriente más alta del electrodo de control .
EjemploPor ejemplo, para un triac BT139-600E de 4 cuadrantes [1] , el valor límite de dI / dt en los cuadrantes I-III es de 50 A / μs, y en IV solo 10 A / μs, mientras que para un desbloqueo confiable en I- III cuadrantes es suficiente 10 mA, y el IV cuadrante requiere 25 mA.
En este sentido, se recomienda diseñar dispositivos para no utilizar el IV cuadrante. Para ello, la polaridad del voltaje en el electrodo de control debe coincidir con la polaridad en el pin 2 o ser siempre negativa, mientras que el triac trabajará en los cuadrantes I y III o II y III. A menudo se usa un método de control triac, en el que se suministra una señal al electrodo de control desde un ánodo condicional a través de una resistencia limitadora de corriente y un interruptor, que puede usarse como un optoacoplador triac de baja potencia , controlado por un controlador u otro dispositivo. El método más comúnmente usado de control triac es en el que la señal al electrodo de control se alimenta desde un ánodo condicional a través de una resistencia limitadora de corriente y un interruptor. A menudo es conveniente controlar un triac estableciendo una cierta intensidad de corriente del electrodo de control, suficiente para desbloquearlo.
Cuando se usa un triac, se imponen restricciones, en particular con una carga inductiva . Las limitaciones se refieren a la tasa de cambio de voltaje (dU/dt) entre los electrodos principales del triac y la tasa de cambio de la corriente operativa di/dt. Exceder la tasa de cambio de voltaje en el triac (debido a la presencia de su capacitancia interna), así como la magnitud de este voltaje, puede conducir a una apertura no deseada del triac. Exceder la tasa de aumento de corriente entre los electrodos principales, así como la magnitud de esta corriente, puede dañar el triac. Existen otros parámetros que están sujetos a restricciones de acuerdo con las condiciones máximas de operación permisibles. Estos parámetros incluyen la corriente y el voltaje del electrodo de control, la temperatura de la caja, la potencia disipada por el dispositivo , etc.
El peligro de exceder la tasa de aumento actual es el siguiente. Debido a la retroalimentación positiva profunda, la transición del triac al estado abierto ocurre como una avalancha, pero, a pesar de esto, el proceso de desbloqueo puede durar varios microsegundos, durante los cuales se aplican simultáneamente grandes valores de corriente y voltaje. el triac Por lo tanto, aunque la caída de voltaje a través de un triac completamente abierto es pequeña, la potencia instantánea durante la apertura del triac puede alcanzar un valor grande. Esto va acompañado de la liberación de energía térmica, que no tiene tiempo de disiparse y puede provocar un sobrecalentamiento y daños en el cristal.
Una de las formas de proteger el triac de sobretensiones cuando se trabaja con una carga inductiva es encender el varistor en paralelo con las principales conclusiones del triac. Para evitar que el triac exceda la tasa de cambio de voltaje, se usa la llamada cadena amortiguadora ( circuito RC ), que se conecta de la misma manera.
La resistencia del triac a la destrucción cuando se excede la tasa de aumento de corriente permisible (dI / dt) depende de la resistencia interna y la inductancia de la fuente de alimentación y la carga [2] . Cuando se opera con una carga capacitiva, es necesario introducir una inductancia adecuada en el circuito.
Hay dos áreas principales de uso de triacs: para cambiar cargas en circuitos de CA y para controlar la potencia de carga cambiando el voltaje. Las principales ventajas de un triac como dispositivo de conmutación incluyen un alto recurso de conmutación y una alta velocidad de conmutación en comparación con un relé electromagnético , así como la capacidad de cambiar la corriente alterna con un dispositivo, lo que lo distingue de todos los tipos de transistores .
Para cambiar el voltaje en la carga, la regulación de fase se usa como parte de un regulador de tiristores . Dichos reguladores se utilizan ampliamente para controlar la velocidad de los motores colectores de CA en electrodomésticos , en herramientas eléctricas ; para controlar la potencia de los dispositivos de calefacción; así como en reguladores- dimmers de luz .
En 1963 ya se conocían los diseños de triac [3] . El Mordovian Research Electrotechnical Institute [4] solicitó un certificado de derechos de autor para un tiristor simétrico el 22 de junio de 1963 [3] [5] , es decir, antes [5] de que se presentara la solicitud de patente de la corporación estadounidense General Electric [6 ] [7] .