Fórum ElektroLab.eu

Viacvrstvé polovodičové komponenty v elektronike

Viacvrstvé polovodičové komponenty v elektronike
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  132 zobrazení
3
 0
Rádioamatérov almanach

Viacvrstvové spínacie súčiastky sú polovodičové súčiastky, ktoré obsahujú tri alebo viac PN priechodov. Tieto súčiastky majú 2 stabilné stavy, pričom sa dajú prepínať z blokovacieho nevodivého stavu do priepustného vodivého stavu. Od diód sa odlišujú schopnosťou ovládať nevýkonovým signálom riadiacej elektródy okamih vedenia prúdu vo výkonovom obvode súčiastky. Tieto súčiastky sa vyznačujú aj tzv. tyratrónovým zapínacím javom - po zapnutí zostanú vo vodivom stave až do určitého poklesu pretekajúceho prúdu.

 

DIAK - je trojvrstvová spínacia súčiastka. Pretože vlastnosti diaku nezávisia od polarity pripojeného napätia, jeho vývody sa od seba neodlišujú, t.j. je to súmerná súčiastka.  Ak platí že U < UBO tak, jeden z priechodov je zavretý (má veľký odpor, podobne ako dióda v závernom smere), prechádza ním len malý prúd tvorený minoritnými nosičmi náboja, tomuto stavu hovoríme blokovací stav. Ak U > UBO , tak po dosiahnutí spínacieho napätia UBO nastane nedeštruktívny prieraz záverne polarizovaného príchodu (ionizácia kryštálovej mriežky v okolí priechodu, ktorý bol zavretý), odpor diaku sa náhle zmenší, napätie klesne a prúd stúpne a prejde do vodivého stavu (priepustného). Tento stav je charakterizovaný strmím vzrastom prúdu a poklesom napätia na svorkách diaku; "spínač je zopnutý". Súčiastka sa správa rovnako i pri opačnej polarite napätia, činnosť oboch priechodov sa navzájom vymení.
Používa sa  ako predpäťová ochrana, pomocný spínač pre budenie triakov a tyristorov. Diak je polovodičová spínacia súčiastka funkciou podobná zenerovej dióde, pokiaľ nie je prekročená určitá veľkosť spínacieho napätia UBO je v nevodivom stave. Používajú sa ako prepäťové ochrany a ako spínače v obvodoch s použitím triakov.

Diak

TYRISTOR - je dvojbranová štvorvrstvová polovodičová súčiastka. Na základnej doštičke polovodičového materiálu sú vytvorené štyri oblasti so striedajúcim sa typom vodivosti. Jedna z vnútorných oblastí tyristoru je vyvedená (s vodivosťou P), a nazývame ju riadiaca elektróda. Prúdom zavedeným do riadiacej elektródy možno riadiť spínací pochod v tyristore. Tyristor s riadiacou oblasťou typu P sa označuje PNPN. je spínacia polovodičová súčiastka väčšinou s vrstvami pnpn, s troma elektródami A, K, G, určená pre spínania jednosmerného napätia. Má dve pracovné stavy – vodivý a nevodivý. Spína pri dosiahnutí určitého anódového nap., okamžik zopnutia (potrebná veľkosť anod. nap.) je možné ovplyvňovať veľkosťou prúdu Ig pretek. riad. elektródou.

Tyristor

TRIAK - je päťvrstvová bistabilná polovodičová súčiastka typu NPNPN určená pre spínanie striedavého napätia. Je to obojsmerný tyristor. Tento prvok obsahuje v jednom polovodiči dva tyristory spojené antiparalelne. Ak A1 je kladnejšia voči A2 - horná časť triaku je uzavretá, tzn. je zapojená v závernom smere. Dolná časť triaku sa správa ako tyristor; t.j. pri dosiahnutí spínacieho napätia prechádza z blokovacieho stavu do priepustného stavu. Spínacie napätie závisí od veľkosti riadiaceho prúdu. Ak A1 je zápornejšie ako A2 - horná časť triaku sa správa ako tyristor a dolná časť je uzavretá, tzn. je zápornejšia v nepriepustnom smere. Používa sa na reguláciu prúdu prechádzajúceho záťažou pri kladnej aj zápornej polovlne striedavého napätia, prúd až 100A, blokujúce napätie až 600V. Prúdom v jednej riadiacej elektróde je možné určiť okamžik zopnutia pri oboch polvlnách striedavého napätia. Triaky sú veľmi citlivé na spínanie prepätím (napätím vyšším ako je ich max. záverné nap.) –  v tomto prípade je potrebne použiť transil. Aby triak spínal, musí byť prekročený na zapínaciu dobu prídržný prúd. Tento prídržný prúd nie je pre obe smery vodivosti presne rovnaký a môže sa stať že jedna polovica triaku spína nepravidelne. To vedie k vzniku jednosmernej zložky, ktorá. presycuje magnetický obvod čo zväčšuje aj striedavú zložku prúdu. Tieto javy pôsobia proti sebe a nie je ľahké nájsť príčinu. Nedoporučujem preto triaky prúdovo predimenzovávať!

K triaku sa pripojí paralelne sériobo RC člen pre ochranu Tc pred napäťovými prekmitmi od motorov a pod. (100n/1kV, 180/2W) a k odrušeniu sa pred celé zapojenie vloží pí-člen s 2-ma kondenzátormi 100n/1kV a tlmivkou A2/02 4. Spínací obvod triaku (pre motory) by mal spínať pomocou kondenzátora, ktorý určuje s akou rýchlosťou sa dosiahne uhol otvorenia triaku nastavenej veľkosti. Kondenzátory tak umožňuje funkciu tzv. pomalého (omeškaného) nábehu alebo mäkkého štartu (Soft-Start). Preto ak k takému regulátoru otáčok s triakom bude pripojený univerzálny motor nemôže sa pri minimálnom uhle otvorenia triaku roztočiť, pretože je brzdený trením. Motor sa roztočí až pri takom uhle otvorenia triaku pri ktorom je mechanické trenie v motore prekonané. Táto neužitočná doba (Deadtime) môže byť v prípade potreby odstránená tým že sa do série medzi vývody z regulačného obvodu a riadiaceho kondenzátora zapojí rezistor o vhodnom odpore (je potrebné s ním počítať  na DPS!). Úbytok napätia na tomto rezistore, ktorý je spôsobený prietokom prúdu posunie počiatočný uhol otvorenia triaku od nuly bližšie smerom k strednej hodnote a tým sa získa funkcia pomalého nábehu bez omeškania.

Triak

Quadrac (kvadrak) - Je výkonový integrovaný obvod, ktorý obsahuje diak a triak. Ak uvážime, že ekvivalent diaku sú dve antiparalelné diody a triaku dva antiparalelné tyristory, obsahuje kvadrak 4 integrované súčiastky - preto jeho pomenovanie quadrac. Na 3 vonkajšie vývody sú zapojené obidve výkonové elektródy A1 a A2 a jeden vývod diaku. Kvadrak je súčiastka vhodná pre obvody riadenia spínania jednofázového striedavého prúdu. Vyrába sa pre jednofázové siete 230 V do 40A, podobne ako triak.

Quadrac (kvadrak)

TRANSIL -  je polovodičová súčiastka ktorá má veľkú schopnosť pohlcovať napäťové špičky preto sa využíva v najrôznejších regulátoroch a spínacich obvodoch. Jej štruktúra aj voltampérová charakteristika pripomínajú zenerove diódy. Použitie je však iné. Ak je privedené napätie nižšie ako prahové, tak sa v obvode prakticky neuplatňuje. Po prekročení prahového napätia sa otvorí a napätie obmedzí na veľkosť danú prahové napätím. Pre zatvorenie transilu stačí, aby napätie kleslo pod hodnotu vypínacieho napätia. Toto napätie je o niečo menšia ako napätie prahové. Transil je konštruovaný na veľké impulzné prúdy a navyše je u neho garantované, že po značnom preťažení nedôjde k jeho prerušeniu, ale naopak sa skratuje. Tým ochráni pripojené zariadenie pred zničením prepätím. Transily sa vyrábajú ako jednosmerné alebo obojsmerné. Jednosmerný chráni proti prepätiu jednej polarity. Pri opačnej polarite sa chová ako dióda, takže sa dá použiť aj ako ochrana proti nesprávnej polarizácii napätia na vstupe. Obojsmerný transil chráni proti prepätiu oboch polarít. Chová sa ako dve antisériovo zapojené Zenerove diódy.

Nahradiť transil obyčajnou Zenerovou diódou je síce možné, ale nie je to vhodné, pretože transil je špeciálne stavaný na toto použitie. Zenerova dióda sa totiž pri preťažení môže prerušiť a potom prestane chrániť pripojené zariadenie.

Transil

Zdroje :

DOBRUCKÝ,B., A KOL.: Výkonové polovodičové štruktúry, skriptá EF VŠDS Žilina, 1995
BURGER,I., HUDEC,L.: Elektronické prvky , ALFA Bratislava 1989



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis