Симистор это что: Что такое симистор и как он работает. Азы схемотехники — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Что такое симистор? Описание структуры, принципа работы

Симисторы – это приборы, которые являются полупроводниковыми компонентами (по терминологии США, они называются триаки), выполняющие ключевую роль по проведению тока в оба направления.

Прежде всего, симистор – это ключ-регулятор, используемый для цепей постоянного тока, он также выполняет функцию двунаправленного транзистора. Элемент состоит из двух основных силовых электродов – это электрод, находящийся со стороны управляющего электрода и СЭ –электрод со стороны основания элемента. Свое название симистор получил в результате использования двух встречно-параллельных включаемых тиристоров с одним управляющим электродом.

Рис.№1. Условное схематичное обозначение симистора и его внешний вид с обозначением позиций: 1 – анод; 2 – силовой электрод; 3 – управляющий электрод или катодный выход; 4 управляющий выход. Управляющий электрод выводится на туже сторону, что и катод. Анод служит основанием устройства и изготовлен в виде шестигранника и крепежной шпильки, на которой нарезана резьба для установки на охлаждающем радиаторе.

Катод и управляющий выход отделены от основания изоляцией.

Благодаря способности проводить электроток в обе стороны симистор может выполнять функцию трехэлектродного полупроводникового прибора.

Он может переходить из закрытого положения в состояние открытости и работать в обратную сторону при обеих полярностях напряжения, присутствующего на основных электродах.

Рис. №2. ВАХ симистора. В соответствии с устройством полупроводниковой структуры, включенный в основную цепь он переходит в состояние проводимости при поступлении на управляющий электрод напряжения положительного значения относительно СЭУ напряжения, либо

U обеих полярностей.

Полупроводниковая структура симистора

Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия.

. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

Рис. №4. Структура симистора, включенного в обратном направлении. По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а

p—n-переходы j₂ и j₄ подключаются в прямом, а p—n-переходы j₁ и j₃– в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n₀ , который граничит со слоем p₁.

Использование симистора

Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестве
твердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.

Рис.№5. Схема твердотельного реле с использованием симистора.

Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на использовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.

Рис. №6. Схема регулирования света с использованием симистора с фазовым управлением.

Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

Преимущества использования симисторов

Увеличение разрешенной критической величины напряжения коммутации, что разрешает управления большими реактивными нагрузками без существенных сбоев в коммутации. Это позволяет уменьшить число компонентов, размеры печатной платы, снизить цену и убрать потери на рассеивание энергии демпфером.
Повышение критической величины изменения тока коммутации, что повышает качество работы на высокой частоте для несинусоидального напряжения.
Большая чувствительность к высокой температуре рабочего процесса.
Высокое значение допустимого напряжения снижает стремление к самовключению из состояния отсутствия проводимости при большой температуре, что разрешает их использование для резистивных нагрузок по управлению бытовой и нагревательной техникой.
Долговечность симистора, обусловленная рабочими температурными перепадами, отличается практически неограниченным ресурсом.
Отсутствие искрообразования и возможность управления в момент нулевого тока в сети, что снижает электромагнитные помехи.

Основные достоинства семистора:

большая частота срабатывания для высокой точности управления;
высокий ресурс по сравнению с релейными электромеханическими устройствами;

возможность добиться небольших размеров приборов;
отсутствие шума при включении и отключении электроцепей.

Силовая электроника, с использованием симисторов, разработанная отечественными производителями благодаря своим качественным показателям может составить западным фирмам высокую конкуренцию.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Что такое симистор в стиральной машине?

Когда дело касается диагностики управляющего модуля стиралки, часто слышится термин «симистор». Для далеких от электротехники пользователей это слово сродни ругательству и ни о чем не говорит. Вместе с тем данный полупроводник при сбоях и поломках страдает в числе первых: перегорает и требует замены. Симистор в стиральной машине – это ключевой связующий радиоэлемент, позволяющий плате управления передавать сигналы датчикам и узлам системы. Рассмотрим подробнее, как он выглядит и по какому принципу функционирует.

Симистор и его применение

Симистор, также именуемый «триак», представляет собой особую разновидность триодного симметричного тиристора. Это небольшая пластиковая «коробочка» черного цвета с тремя силовыми электродами с одной стороны и с затвором с другой. Преимущество данного радиоэлемента в способности проводить электрический ток на рабочих «электронно-дырочных» переходах в обоих направлениях.

Благодаря отличной токопроводности симисторы активно применяются в системах с переменным напряжением. Используется триак и в платах стиральных машин – в качестве передатчиков токовых импульсов. С их помощью система обменивается информацией, передавая команды от «мозгов» автомата на конкретные узлы и датчики, а после – обратно.

Симисторы – это триодные симметричные тиристоры, способные проводить ток в обоих направлениях.

Принцип работы и устройство симистора идентично любому другому тиристору. При поступлении управляющего тока на механизм p-n переход открывается, а закрывается только со снижением напряжения до заданного рабочего уровня. У радиокомпонента есть недостаток – его силовые электроды не взаимозаменяемые.

Как функционирует деталь?

Симистор отвечает за прием и передачу напряжения по стиральной машине. В отличие от тиристора он проводит электроток в двух направлениях, работая как два встречно-параллельно подключенных тринистора с общим управлением. Из-за симметричности устройство и получило приставку «сими».

Структура полупроводника:

силовые выводы, обозначаемые «Т1» и «Т2»;
управляющий электрод, помечаемый как «G».

В итоге, получается пять переходов, организующиеся в две схемы, являющиеся параллельными тринисторами. При образовании отрицательной полярности на Т1, проявляется тринисторный эффект р2-n2-p1-n1, а при ее изменении — р1-n2-p2-n3.

Проверяем деталь на работоспособность

Проверить симистор на исправность можно как с помощью мультиметра, так и без него. Во втором случае потребуется лампочка от фонарика и батарейка типа АА. Достаточно организовать цепь с последовательным включением в нее источника питания, соответствующего напряжению лампы, и рабочих выводов детали. После подаем электрический ток и оцениваем результат – должен загореться свет. Далее, не обесточивая систему, отсоединяем аккумулятор и проверяем p-n переходы на проходимость:

если симистор исправен, то ток будет удерживаться на определенном уровне, а лампочка продолжит светиться;
если симистор перегорел, то цепь лишится электропитания, лампа погаснет.

Протестировать симистор можно и без батарейки с лампой. Потребуется мультиметр, включенный в режим «Зуммер». Инструкция следующая:

прикладываем щупы к контактам;
смотрим на дисплей прибора (если «1» – симистор исправен).

Проверка зуммером подтвердит, что p-n переход не пробит. В таком случае рабочий ток не запустит систему – сопротивление на контактах будет завышено, импульс не поступит на электроды.

Вторым шагом проверяем открытие перехода. Необходимо соединить управляющий вывод с анодом. В таком случае мультиметр увеличит силу рабочего тока, сопротивление на контактах упадет – симистор заработает. В ответ на табло тестера появятся отличное от единицы число.

На «финише» потребуется разомкнуть управляющий вывод. После отключения сопротивление должно вырасти, а на экране мультиметра вновь появится «1». Значит, симистор исправен.

Поделитесь своим мнением — оставьте комментарий

Что такое TRIAC? Определение, конструкция, работа и применение TRIAC

Определение : TRIAC в основном представляет собой 3-контактный переключатель переменного тока , который показывает проводимость в обоих направлениях . Они запускаются в проводимость низкоэнергетическим сигналом затвора. TRIAC является сокращением TRI ода для A чередующийся C ток. Это двунаправленное устройство , которое принадлежит к семейству тиристоров и в основном представляет собой диод с затворной клеммой, используемой для управления условиями включения устройства.

Более конкретно мы можем сказать, что в TRIAC Tri обозначает 3 клеммы устройства, а ac обозначает устройство, которое используется для управления переменным током . Легко доступен симистор мощностью 16 кВт. Для управляющих приложений они широко используются в области силовой электроники.

Давайте посмотрим на условное обозначение симистора:

Конструкция симистора

На приведенной ниже схеме показана базовая структура симистора:

Как мы уже говорили, это 3-х клеммное устройство и 4-х уровневое устройство , оно состоит из 2 SCR в инверсно-параллельном соединении с терминалом затвора. Он имеет 6 легированных областей, а омический контакт осуществляется затвором как с N-, так и с P-областями. Благодаря этому любая полярность триггерного импульса может запускать проводимость в устройстве.

Давайте посмотрим на электрический эквивалент базовой структуры симистора.

Поскольку это двунаправленное устройство, анод и катод не имеют значения. Таким образом, терминалы представлены как MT ₁ и MT ₂ вместе с терминалом ворот G .

Работа симистора

Симистор — это устройство, проводящее независимо от полярности напряжения на клеммах. В результате существует 4 различных варианта операций.

Теперь рассмотрим случаи отдельно:

1. Когда затвор и МТ ₂ находятся под положительным потенциалом по отношению к МТ ₁ :

При приложении положительного потенциала к МТ ₂ относительно MT ₁ , два соединения P ₁ -N ₁ и P ₂ -N ₂ смещаются вперед. Следовательно, ток протекает через P ₁ -N ₁ -P ₂ -N ₂ . Таким образом, симистор в таком состоянии считается смещенным положительно.

2. Когда MT ₂ имеет положительный потенциал, а затвор имеет отрицательный потенциал по отношению к MT ₁ :

Как и в предыдущем случае, здесь ток также протекает через P ₁ -N ₁ -P ₂ -N ₂ . Но здесь соединение P ₂ -N ₃ смещается в прямом направлении, и симистор включается за счет введения носителей в P ₂ .

3. Когда затвор и ИП ₂ имеют отрицательный потенциал по отношению к ИП ₁ :

В таком состоянии теперь ток течет через P ₂ -N ₁ -P 1 -Н ₄ . Развязка Р ₂ -Н ₁ и P ₁ -N ₄ смещены в прямом направлении, и в то же время N ₁ -P ₂ заблокированы, поэтому говорят, что он смещен отрицательно. Приложенный отрицательный потенциал затвора смещает вперед соединение P ₂ -N ₃, таким образом, инициируя проводимость в устройстве.

4. Когда MT ₂ имеет отрицательный потенциал, а затвор имеет положительный потенциал по отношению к MT ₁ :

Здесь также, как и в предыдущем случае, ток протекает через P ₂ -N ₁ -P ₁ -N ₄ . Соединения P ₂ -N ₁ и P ₁ -N ₄ смещены в прямом направлении, что приводит к инжекции носителей, что приводит к включению устройства.

Характеристика симистора

Характеристическая кривая симистора в основном содержит следующие 4 режима:

Режим 1 : Это операция первого квадранта, где0053 оба положительные .

Режим 2 : Это операция второго квадранта, где V _MT21 — положительное и V _G1 — отрицательное .

Режим 3 : Это операция третьего квадранта, где V _MT21 и V _G1 оба являются отрицательными .

Режим 4 : Это операция четвертого квадранта, где V _MT21 это минус и V _G1 это плюс .

Здесь В _MT21 представляет собой напряжение на клемме MT ₂ по отношению к клемме MT ₁, а V _G1 представляет напряжение затвора по отношению к клемме MT ₁ .

Через устройство протекает очень большой ток, когда оно начинает проводить ток. Однако такой большой ток может повредить устройство. Таким образом, внешнее сопротивление используется для ограничения избыточного тока. Здесь управляющим терминалом является затвор, и правильно приложенный потенциал затвора управляет углом открытия устройства.

Значения напряжения и тока для типичного симистора приведены ниже:

Ток в открытом состоянии: – 25 A
Напряжение во включенном состоянии: – 1,5 В
Средний ток срабатывания: – 5 мА
Ток удержания: – 75 мА

Цепь управления симистором

Давайте взглянем на схему управления симистором, показанную ниже:

Во время положительной и отрицательной половины входного цикла мощность переменного тока регулируется для нагрузки путем переключения между включением и выключением. Положительная половина смещает D1 вперед и смещает D2 назад, а затвор положителен по отношению к A ₁ .

Однако, во время отрицательного полупериода, D ₂ теперь смещается в прямом направлении, а D ₁ смещается в обратном направлении, и вентиль является положительным относительно клеммы A ₂ . Используемый в схеме резистор R ₂ контролирует точку начала проводимости.

Преимущества TRIAC

Его конструкция проста, так как для защиты требуется один плавкий предохранитель.
Напряжение как положительной, так и отрицательной полярности может вызвать срабатывание симистора.

Недостатки симистора

Доступность номинала в симисторе ниже по сравнению с тринистором.
Они менее надежны.
Отсутствует симметрия при возбуждении обеих половин сигналов.
Несимметричное переключение делает его более восприимчивым к проблемам.

Применение TRIAC

Используется для управления переменным током.
Используется для управления освещением.
находит свое применение в электродвигателях.

Эффективные результаты достигаются при управлении мощностью переменного тока с помощью симистора. Поскольку симисторы напрямую подключены к источникам переменного тока, необходимо обеспечить надлежащую безопасность при тестировании цепей.

Применение симисторов

Сегодня в этом блоге я собираюсь дать вам обзор приложений симисторов. Этот блог является непрерывным 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, его кривая 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 повышении напряжения до напряжения пробоя срабатывает симистор и через устройство протекает большой ток.

Применение симистора

Симисторы используются в самых разных приложениях, 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.

Триак 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 представляет собой TRIAC с максимальным током на клеммах 4 А. 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 Технический паспорт

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
Ворота (контакт 3)	1086%;»> Используется для срабатывания SCR.