Τι είναι το TRIAC;

Το TRIAC είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα που έχει δύο καλώδια που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) και ένα τρίτο καλώδιο που χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση της συσκευής. Σε αντίθεση με ορισμένες άλλες συσκευές, όπως τα τρανζίστορ και οι δίοδοι, ένα TRIAC μπορεί να μεταφέρει ρεύμα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση μεταξύ των δύο αγώγιμων καλωδίων του. Το τμήμα σκανδάλης της συσκευής, που ονομάζεται πύλη της, ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί τη συσκευή σε διάφορους βαθμούς. Χρησιμοποιώντας την πύλη σε συνδυασμό με τη φάση ενός εναλλασσόμενου ρεύματος, ένα TRIAC μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να επιτρέπει μόνο ένα τμήμα ενός σήματος AC να περνά μέσα από αυτό και συχνά χρησιμοποιείται σε συσκευές όπως διακόπτες dimmer και ρυθμιστές ταχύτητας ηλεκτρικού κινητήρα.

Η λέξη TRIAC, που δημιουργήθηκε με τη συγχώνευση τριόδου με το AC, ήταν αρχικά μια εμπορική ονομασία που χρησιμοποιούσε η General Electric για την έκδοση ενός διακόπτη AC πλήρους κύματος με βάση το πυρίτιο, ελεγχόμενη από πύλη. Από την αρχική της κυκλοφορία, ωστόσο, η λέξη έχει γίνει το γενικό όνομα για όλες αυτές τις συσκευές. Με τους κατάλληλους όρους, οι συσκευές αναφέρονται ως αμφίδρομα ή αμφίπλευρα τριοδικά θυρίστορ. Περιστασιακά, η συσκευή ονομάζεται απλώς θυρίστορ, κάτι που είναι βολικό αλλά όχι απόλυτα ακριβές, καθώς η συσκευή είναι ουσιαστικά μια διαμόρφωση δύο θυρίστορ.

Το θυρίστορ είναι μια εξειδικευμένη συσκευή ημιαγωγών που συνήθως αποτελείται από τέσσερα στρώματα πυριτίου συντηγμένα μεταξύ τους. Τα τέσσερα επιμέρους στρώματα πυριτίου υποβάλλονται σε επεξεργασία έτσι ώστε να διαθέτουν τα εναλλασσόμενα ηλεκτρικά φορτία θετικού-αρνητικού-θετικού-αρνητικού ή PNPN. Κάθε άκρο των στρωμάτων χρησιμεύει ως σύνδεσμος για την πρόσβαση στο θυρίστορ. Το θετικό άκρο είναι η άνοδος της συσκευής και το αρνητικό άκρο η κάθοδος της. Γίνεται επίσης μια σύνδεση πύλης στο θετικά φορτισμένο στρώμα που βρίσκεται ανάμεσα στα δύο αρνητικά φορτισμένα στρώματα.

Υπό στατικές συνθήκες, τα εναλλασσόμενα στρώματα φορτίου αντιστέκονται επιτρέποντας σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει μέσω του θυρίστορ. Υπάρχει, ωστόσο, ένα όριο στην ποσότητα τάσης που μπορεί να αντισταθεί η συσκευή. Εάν η τάση που εφαρμόζεται στη συσκευή υπερβεί αυτό το όριο, η συσκευή θα υποκύψει σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται χιονοστιβάδα και θα αρχίσει να μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα.

Για τον έλεγχο του θυρίστορ, εφαρμόζεται αρνητική τάση στην πύλη του. Αυτό μεταβάλλει το φορτίο στο θετικό στρώμα σε μια πιο αρνητική κλίση, η οποία μπορεί να προκαλέσει μια χιονοστιβάδα. Μεταβάλλοντας την τάση στην πύλη, το σημείο χιονοστιβάδας του θυρίστορ μπορεί να μεταβληθεί, επιτρέποντας στη συσκευή να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα μόνο σε ή πάνω από μια προκαθορισμένη τάση.

Τα σήματα εναλλασσόμενου ρεύματος εναλλάσσονται συνεχώς από την πλήρη θετική τάση προς τη μηδενική τάση, μετά προς την πλήρη αρνητική τάση, πίσω προς τη μηδενική τάση και, στη συνέχεια, πάλι προς την πλήρη θετική τάση. Αυτό σημαίνει ότι ένα σήμα AC αλλάζει συνεχώς το επίπεδο τάσης του. Ως αποτέλεσμα, μεταβάλλοντας την τάση πύλης ενός θυρίστορ, το ποσοστό της τάσης AC που μπορεί να περάσει από τη συσκευή μπορεί να μεταβληθεί και να ελεγχθεί.
Τα θυρίστορ, ωστόσο, μπορούν να μεταφέρουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, το οποίο θα μπλοκάρει το μισό της τάσης AC με τον ίδιο τρόπο που θα έκανε μια δίοδος. Για να χρησιμοποιηθεί η πλήρης τάση AC, ένα TRIAC είναι κατασκευασμένο από δύο θυρίστορ. Συνδέοντας την άνοδο του ενός θυρίστορ με την κάθοδο του άλλου στο ένα άκρο και την υπόλοιπη κάθοδο και άνοδο στο άλλο άκρο, οι δύο συσκευές μπορούν να μεταφέρουν μια ενιαία τάση AC και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι δύο πύλες, επίσης διασυνδεδεμένες, επιτρέπουν σε ένα σήμα ελέγχου στην πύλη να ελέγχει ένα σήμα AC που διέρχεται από το TRIAC. Με αυτόν τον τρόπο, ένα TRIAC μπορεί να παρέχει οποιοδήποτε επιθυμητό τμήμα μιας τάσης AC σε μια συσκευή, όπως έναν κινητήρα, και μεταβάλλοντας την τάση της πύλης, να μεταβάλλει την ταχύτητα του κινητήρα.