Triak ( triodový tyristor ) nebo triak (z anglického TRIAC - trioda pro střídavý proud ) je polovodičová součástka, která je typem tyristoru a používá se ke spínání ve střídavých obvodech . V elektronice je často považován za řízený spínač (klíč) . Na rozdíl od tyristoru, který má katodu a anodu odpovídající polaritě, při které může proudit stejnosměrný proud, je nesprávné nazývat hlavní (výkonové) závěry triaku katodou nebo anodou v triaku, protože kvůli struktuře triaku jsou oba současně. Podle způsobu zapínání vůči řídící elektrodě se však hlavní závěry triaku liší a existuje jejich analogie s katodou a anodou tyristoru. Na vyobrazeném obrázku se horní výstup triaku podle schématu nazývá výstup 1 nebo podmíněná katoda (v zahraniční literatuře A1 nebo MT1), spodní je výstup 2 nebo podmíněná anoda (v zahraniční literatuře A2 nebo MT2) , výstup vpravo je řídící elektroda (v zahraniční literatuře gate) .
Triak se používá k ovládání zátěže napájené střídavým proudem .
Pro řízení zátěže jsou hlavní elektrody triaku zapojeny do série se zátěží. V zavřeném stavu triakové vedení chybí, zátěž je vypnutá. K odblokování triaku by měl být na řídicí elektrodu přiveden potenciál vzhledem ke kolíku 1. V důsledku toho je triak odblokován, dochází k vedení mezi hlavními elektrodami triaku , zátěž je zapnuta. Po odblokování zůstává triak jako unipolární neuzamykatelný tyristor zapnutý, dokud zátěžový proud neklesne pod přídržný proud, i když je zastaven přívod proudu do řídicí elektrody. Vzhledem k tomu, že ve střídavých obvodech se pro spínání používají triaky , hodnota proudu každou periodu klesá na nulu, v těchto chvílích je zátěž automaticky odpojena a není nutné používat samostatné obvody pro blokování symetrického tyristoru.
Na rozdíl od unipolárních tyristorů zde nejsou žádné uzamykatelné symetrické tyristory.
Triak s voltampérovou charakteristikou (VAC).
Krystalová struktura triaku
Triak má pětivrstvou polovodičovou strukturu. Zjednodušeně lze triak znázornit jako ekvivalentní obvod dvou triodových tyristorů (trinistorů) zapojených antiparalelně. Je však třeba poznamenat, že ovládání triaku se liší od ovládání dvou antiparalelních trinistorů.
K odblokování triaku je jeho řídicí elektroda nabuzena vzhledem k kolíku 1 (podmíněná katoda). Polarita napětí na řídicí elektrodě vůči kolíku 1 může být buď záporná nebo kladná. V závislosti na polaritě napětí na pinu 2 (podmíněná anoda) a polaritě napětí na řídicí elektrodě se hovoří o řídicích kvadrantech : I kvadrant odpovídá kladné polaritě na pinu 2 a řídicí elektrodě, II kvadrant - kladná polarita na kolíku 2 a negativní na kontrolní elektrodě, kvadrant III - negativní polarita na kolíku 2 a kontrolní elektrodě a kvadrant IV - negativní polarita na kolíku 2 a kladná na kontrolní elektrodě.
Zpravidla všechny triaky fungují dobře v I, II a III kvadrantech. Existují také tzv. čtyřčtvercové triaky, které fungují stabilně ve všech čtyřech kvadrantech. V tomto případě jsou však charakteristiky takového triaku při použití IV kvadrantu horší: mezní hodnota rychlosti nárůstu proudu dI / dt je nižší, doba odblokování je delší a je vyžadován vyšší proud řídicí elektrody. .
PříkladNapříklad pro 4kvadrantový triak BT139-600E [1] je mezní hodnota dI / dt v I-III kvadrantech 50 A / μs a ve IV pouze 10 A / μs, zatímco pro spolehlivé odblokování v I- III kvadrantu stačí 10 mA a IV kvadrant vyžaduje 25 mA.
V tomto ohledu se doporučuje navrhnout zařízení tak, aby se nepoužíval IV kvadrant. K tomu musí polarita napětí na řídicí elektrodě odpovídat polaritě na kolíku 2 nebo být vždy záporná, zatímco triak bude pracovat v kvadrantech I a III nebo II a III. Často se používá způsob řízení triaku, při kterém je signál přiváděn do řídicí elektrody z podmíněné anody přes odpor omezující proud a spínač, který lze použít jako triakový optočlen s nízkým výkonem , ovládaný regulátorem nebo jiným přístroj. Nejčastěji používaným způsobem triakového řízení je, že signál do řídící elektrody je přiváděn z podmíněné anody přes odpor omezující proud a spínač. Často je vhodné ovládat triak nastavením určité intenzity proudu řídicí elektrody, dostatečné k jeho odblokování.
Při použití triaku jsou kladena omezení, zejména u indukční zátěže. Omezení se týkají rychlosti změny napětí (dU/dt) mezi hlavními elektrodami triaku a rychlosti změny pracovního proudu di/dt. Překročení rychlosti změny napětí na triaku (v důsledku přítomnosti jeho vnitřní kapacity), jakož i velikosti tohoto napětí, může vést k nežádoucímu otevření triaku. Překročení rychlosti nárůstu proudu mezi hlavními elektrodami, stejně jako velikost tohoto proudu, může poškodit triak. Existují další parametry, které podléhají omezení v souladu s maximálními přípustnými provozními podmínkami. Mezi tyto parametry patří proud a napětí řídicí elektrody, teplota pouzdra, výkon rozptýlený zařízením atd.
Nebezpečí překročení rychlosti nárůstu proudu je následující. Díky hluboké pozitivní zpětné vazbě dochází k přechodu triaku do otevřeného stavu jako lavina, ale i přes to může proces odblokování trvat až několik mikrosekund, během kterých jsou současně aplikovány velké hodnoty proudu a napětí. triak. Proto, i když je úbytek napětí na plně otevřeném triaku malý, okamžitý výkon při otevírání triaku může dosáhnout velké hodnoty. To je doprovázeno uvolňováním tepelné energie, která se nestihne rozptýlit a může vést k přehřátí a poškození krystalu.
Jedním ze způsobů, jak chránit triak před napěťovými rázy při práci s indukční zátěží, je zapnout varistor paralelně s hlavními závěry triaku. K ochraně triaku před překročením rychlosti změny napětí slouží tzv. snubber chain ( RC obvod ), který se zapojuje stejným způsobem.
Odolnost triaku proti zničení při překročení dovolené rychlosti nárůstu proudu (dI / dt) závisí na vnitřním odporu a indukčnosti zdroje a zátěže [2] . Při provozu na kapacitní zátěži je nutné zavést do obvodu odpovídající indukčnost.
Existují dvě hlavní oblasti použití triaků: pro spínání zátěží ve střídavých obvodech a pro řízení výkonu zátěže změnou napětí. Mezi hlavní výhody triaku jako spínacího zařízení patří vysoký spínací zdroj a vysoká rychlost spínání ve srovnání s elektromagnetickým relé a také možnost spínat střídavý proud jedním zařízením, což jej odlišuje od všech typů tranzistorů .
Pro změnu napětí na zátěži se používá fázová regulace jako součást tyristorového regulátoru . Takové regulátory jsou široce používány pro řízení rychlosti střídavých kolektorových motorů v domácích spotřebičích , v elektrickém nářadí ; k ovládání výkonu topných zařízení; stejně jako v regulátorech světla - stmívačích .
V roce 1963 již byly známy triakové konstrukce [3] . Mordovian Research Electrotechnical Institute [4] požádal o autorský certifikát pro symetrický tyristor dne 22. června 1963 [3] [5] , tedy dříve [5] , než byla podána patentová přihláška americké korporace General Electric [6 ] [7] .