Triac क्या है?

एक triac (बारीक वर्तमान के लिए ट्राइऑडियो) एक तीन-टर्मिनल अर्धचालक उपकरण है जो ट्रिगर होने पर दोनों दिशाओं में चालू हो सकता है। एक सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर (SCR) के विपरीत, जो केवल एक दिशा में आयोजित होता है, एक triac द्विदिशात्मक नियंत्रण की अनुमति देता है, जिससे यह एसी अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बना देता है। यह अनिवार्य रूप से थाइरिस्टर परिवार का एक सदस्य है, जिसे अक्सर एक चिप पर विपरीत समानांतर में जुड़े दो SCR के रूप में वर्णित किया जाता है। यह अद्वितीय निर्माण एक एकल गेट सिग्नल के साथ एसी सर्किट में स्विच और नियंत्रण शक्ति को सक्षम बनाता है, सर्किट डिजाइन को सरल बनाता है।

एक Triac का निर्माण

एक triac की आंतरिक संरचना में पी-टाइप और एन-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री की चार वैकल्पिक परतें होती हैं, जो पीएनपीएन संरचना का निर्माण करती हैं। यह स्टैक दो मुख्य क्षेत्रों में विभाजित है जो दो एंटीपरेल एससीआर के अनुरूप होते हैं। डिवाइस में तीन टर्मिनल हैं: मेन टर्मिनल 1 (एमटी 1), मेन टर्मिनल 2 (एमटी 2) और गेट (जी)। गेट टर्मिनल MT1 पक्ष के पास स्थित है और इसका उपयोग किसी भी दिशा में चालन को ट्रिगर करने के लिए किया जाता है। निर्माण सममित ट्रिगरिंग विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए एक परिष्कृत प्रसार या मिश्रीकरण प्रक्रिया को नियोजित करता है। कई आधुनिक triacs में मौजूदा संवेदनशीलता के केंद्र में एक "गेट-ट्रिगर" क्षेत्र शामिल है और वर्तमान में सुधार करने के लिए ट्रिगर क्षेत्र शामिल है।

शारीरिक रूप से, triac विभिन्न पैकेजों में उपलब्ध हैं - कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए छोटे सतह-माउंट SOT-223 पैकेज से बड़े TO-247 या TO-3P पैकेजों तक औद्योगिक भार के लिए एम्प्स के दसियों को संभालने के लिए। आंतरिक मरने को गर्मी अपव्यय के लिए एक तांबे या एल्यूमीनियम टैब पर लगाया जाता है, क्योंकि ट्राइक चालन के दौरान महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न करते हैं।

एक Triac के कार्य सिद्धांत

Triac अपने बंद (ब्लॉकिंग) राज्य और (संचालन) राज्य के बीच स्विच करके गेट संकेतों के जवाब में काम करता है। जब एक छोटा चालू (आम तौर पर कुछ मिलीम्प) गेट और MT1 के बीच लागू होता है, तो यह आंतरिक थाइरिस्टर जंक्शनों को चालन में ट्रिगर करता है, जिससे वर्तमान में MT1 और MT2 के बीच प्रवाह की अनुमति मिलती है। एक बार ट्रिगर होने पर, ट्रैक को तब तक बंद कर दिया जाता है जब तक कि मुख्य टर्मिनल चालू होने से अधिक हो जाता है, यहां तक कि गेट सिग्नल को हटा दिए जाने के बाद भी। यह लैचिंग संपत्ति ट्रिपल को एक स्व-रख्त स्विच बनाता है जब तक कि एसी वर्तमान लहर के प्राकृतिक शून्य के दौरान शून्य हो जाता है।

एसी ऑपरेशन के दौरान, ट्राइक को आधे चक्र (पॉजिटिव या नकारात्मक ध्रुवीयता) में ट्रिगर किया जा सकता है क्योंकि गेट को MT1 के सापेक्ष ध्रुवीयता के साथ स्पंदित किया जा सकता है। यह द्विदिशात्मक ट्रिगर चरण नियंत्रण की अनुमति देता है: शून्य क्रॉसिंग के बाद गेट पल्स को देरी करके, चालन कोण कम हो जाता है, जिससे लोड को शक्ति को नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक प्रकाश dimmer में, ट्राइक को बाद में चमक को कम करने के लिए चक्र में निकाल दिया जाता है। डिवाइस स्वचालित रूप से तब बंद हो जाता है जब वर्तमान होल्डिंग चालू से नीचे गिर जाता है (जो एसी सर्किट में प्रत्येक अर्ध चक्र के अंत में होता है)।

ट्रिगरिंग मोड

Triacs चार संभावित ट्रिगर quadrants है, MT1 के सापेक्ष MT2 की ध्रुवीयता और गेट पल्स की ध्रुवीयता द्वारा परिभाषित किया गया है। अधिकांश उपभोक्ता अनुप्रयोगों में, Triac चौदहवीं I और III (MT1 के संबंध में सकारात्मक गेट) में ट्रिगर होता है, जिसमें MT2 की ध्रुवीयता के लिए MT1 के संबंध में सबसे कम गेट ट्रिगर चालू होता है। ट्रिगर सर्किट का उचित चयन सभी ऑपरेटिंग स्थितियों में विश्वसनीय टर्न-ऑन सुनिश्चित करता है।

Triacs की कुंजी निर्दिष्टीकरण

जब एक डिजाइन के लिए एक triac का चयन, विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए कई महत्वपूर्ण विनिर्देशों का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

  • ]Voltage रेटिंग (VDRM / VRRM): अधिकतम दोहराव वाला शिखर वोल्टेज ट्राइक दोनों दिशाओं में अवरुद्ध हो सकता है। आम मान 400V से घरेलू उपकरणों के लिए 1200V तक औद्योगिक तीन चरण प्रणालियों के लिए होते हैं।
  • Current Rating (IT(RMS)): अधिकतम रेटेड RMS वर्तमान Triac बिना अति ताप के आयोजित कर सकते हैं। विशिष्ट रेटिंग 4A और 40A के बीच हैं; उच्च शक्ति मॉड्यूल 100A से अधिक हो सकते हैं।
  • Gate Trigger Current (IGT): राज्य के संचालन के लिए अवरुद्ध होने से Triac स्विच करने के लिए आवश्यक न्यूनतम गेट वर्तमान। IGT मान 3 एमए से 50 एमए तक हैं, जिसमें तर्क-स्तर ट्रिगरिंग के लिए पसंद किए गए कम मूल्यों के साथ।
  • Gate Trigger वोल्टेज (VGT): गेट-टू-MT1 वोल्टेज ट्रिगर वर्तमान का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है, आम तौर पर 1V से 2.5V.
  • Holding Current (IH):] न्यूनतम मुख्य टर्मिनल वर्तमान जो ट्रिगर के बाद राज्य में ट्राइक को रखने के लिए प्रवाहित होना चाहिए। यदि IH के नीचे वर्तमान में गिरावट आती है, तो डिवाइस अवरुद्ध होने की ओर बदल जाता है। मान 5 एमए से 50 एमए तक होते हैं।
  • ]Latching Current (IL): गेट ट्रिगर हटाने के तुरंत बाद ट्राइक को कम से कम वर्तमान में जमा करना आवश्यक है। आईएल आम तौर पर IH से अधिक है।
  • ] ऑफ स्टेट वोल्टेज (Dv/dt): के रिज़ ऑफ़ ऑफ़ स्टेट वोल्टेज (Dv/dt): की क्रिटिकल रेट, तेजी से वोल्टेज परिवर्तन के कारण झूठे ट्रिगर करने के लिए ट्राइक की प्रतिरक्षा का एक उपाय। उच्च dv/dt रेटिंग (≥200 V/μs) प्रेरक भार के लिए आवश्यक हैं।
  • ]ऑन-स्टेट करंट (di/dt) के रिज़ की क्रिटिकल रेट: टर्न-ऑन के दौरान वर्तमान वृद्धि की अधिकतम स्वीकार्य दर; इससे अधिक नुकसान हो सकता है।

Triacs

Triacs एसी बिजली नियंत्रण में उनकी सादगी और लागत प्रभावीता के कारण सर्वव्यापी हैं। आम अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

  • ]प्रकाश Dimmers: चरण नियंत्रण सर्किट जो गरमागरम और हलोजन लैंप की चमक को समायोजित करते हैं।
  • मोटर स्पीड कंट्रोल: इलेक्ट्रिक प्रशंसकों, बिजली उपकरण और परिवर्तनीय गति विनियमन के लिए वैक्यूम क्लीनर में इस्तेमाल किया।
  • हीटर नियंत्रक: सोल्डरिंग आयरन, टोस्टर और औद्योगिक हीटिंग तत्वों में तापमान विनियमन।
  • ]Solid-State रिले (SSRs): Triacs स्वचालन प्रणालियों में इस्तेमाल किए जाने वाले कई SSRs के उत्पादन चरण का निर्माण करते हैं।
  • Overvoltage संरक्षण: Crowbar सर्किट जो ओवरवोल्टेज होने पर बिजली की आपूर्ति को कम करने के लिए एक triac की यात्रा करते हैं।
  • AC स्टेटिक स्विच: लैंप, पंप और सोलनॉइड्स के संपर्कहीन स्विचिंग।

Triacs के लाभ और सीमा

लाभ

  • एक एकल गेट संकेत से द्विदिशात्मक चालन घटक गिनती को कम कर देता है।
  • कोई चलती हुई भाग नहीं, चुप संचालन और लंबे जीवन प्रदान नहीं करता है।
  • कम बिजली गेट ड्राइव (मिलीम्प) उच्च एसी धाराओं (amps) को स्विच करने के लिए आवश्यक है।
  • मानक चरण नियंत्रण आईसी और ऑप्टोयुगल के साथ संगत।

सीमा

  • डीसी सर्किट के लिए उपयुक्त नहीं है (वे शून्य वर्तमान क्रॉसिंग के बिना बंद नहीं हो सकते हैं)।
  • निष्क्रिय भार के साथ dv / dt झूठी ट्रिगर करने के लिए संदिग्ध; एक snubber सर्किट अक्सर आवश्यक है।
  • SCR की तुलना में उच्च-राज्य वोल्टेज ड्रॉप, जिससे उच्च धारा पर अधिक गर्मी अपव्यय होता है।
  • असमान साझाकरण के कारण उच्च धारा के लिए समानांतर होना मुश्किल है।

SCR और अन्य उपकरणों के साथ तुलना

जबकि एक SCR केवल एक दिशा में आयोजित करता है, एक triac दोनों दिशाओं में आयोजित करता है, इसे AC अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा विकल्प बनाता है जहां आधे चक्रों के लिए एक एकल स्विच की आवश्यकता होती है। हालांकि, SCR कम चालन हानि और उच्च di/dt सहनशीलता की पेशकश करता है पल्स्ड पावर सर्किट। बहुत उच्च धाराओं या वोल्टेज के लिए, बैक-टू-बैक SCR अक्सर एक एकल triac को बेहतर बनाते हैं। एक अन्य विकल्प MOSFET-आधारित AC स्विच (जैसे दो MOSFETs का उपयोग करके एक ठोस-राज्य रिले) है, जो तेजी से स्विचिंग और कम प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन एक अधिक जटिल गेट ड्राइव की आवश्यकता होती है।

कैसे अपने डिजाइन के लिए एक Triac का चयन करने के लिए

सही triac का चयन लोड और नियंत्रण वातावरण के लिए अपने विनिर्देशों के मिलान शामिल है। लोड के RMS वर्तमान और चरम वोल्टेज को निर्धारित करके शुरू करें, 20-30 % की सुरक्षा मार्जिन जोड़ते हुए। प्रतिरोधक भार (हीटर, गरम लैंप) के लिए, न्यूनतम snubber के साथ एक मानक triac पर्याप्त हो सकता है। प्रेरक भार (मोटर्स, सोलनॉइड्स) के लिए, उच्च dv / dt रेटिंग को प्राथमिकता दें और इसमें आर सी snubber (आम तौर पर 10-100 Ω और 0.01-0.1 μF) शामिल हों। गेट संवेदनशीलता: यदि सीधे माइक्रोकंट्रोलर से ड्राइविंग किया जाता है, तो IG के नीचे एक "लॉजिक-स्तर" चुनें।

निष्कर्ष

Triacs अनगिनत उपभोक्ता और औद्योगिक अनुप्रयोगों में एसी बिजली नियंत्रण के लिए एक मूलभूत स्विचिंग समाधान बने रहते हैं। उनके द्विदिशात्मक चालन, सरल गेट ड्राइव, और व्यापक उपलब्धता उन्हें इंजीनियरों के लिए एक गो-टू घटक बनाती है। उनके निर्माण, कार्य सिद्धांत और कुंजी विनिर्देशों को समझने के द्वारा- जैसे वोल्टेज रेटिंग, गेट चालू चालू चालू चालू और डीवी / डीटी क्षमता - आप विश्वसनीय रूप से Triacs का चयन और लागू कर सकते हैं। आगे पढ़ने के लिए, परामर्श करें STMicroelectronics' triac ट्रिगरिंग पर आवेदन नोट ] Triacs पर इलेक्ट्रॉनिक्स ट्यूटोरियल हमेशा डेटा सिमुलेशन के साथ मान्य डिजाइन के लिए।