SERWIS ELEKTRONIKI

Tester triaków i tyrystorów TT100
Tester triaków i tyrystorów TT100
Opracowano na podstawie materia³ów producenta
Tyrystory i triaki s¹ nadzwyczaj uniwersalnymi
podzespo³ami u¿ywanymi jako elektroniczne prze³¹czniki.
Na skutek ich specjalnych w³aœciwoœci przewodz¹cych
nie s¹ one jednak¿e ³atwe do testowania bez
zastosowania specjalizowanych przyrz¹dów i metod
pomiarowych. Nasz ma³y tester umo¿liwia szybkie
sprawdzenie tych podzespo³ów. Pracuje on ze zmiennym
napiêciem o wartoœci 12V i za pomoc¹ dwóch
diod œwiec¹cych wskazuje, która po³ówka fali napiêcia
zmiennego jest przewodzona przez triak lub tyrystor.
1. Uniwersalny prze³¹cznik
Tyrystory albo triaki znane s¹ prawie od samego pocz¹tku
ery techniki pó³przewodników. S¹ one do dzisiaj stosowane w
elektronicznych uk³adach jako wydajne, sprawne i bezstykowe
prze³¹czniki. Wykorzystywane s¹ one przede wszystkim w
elektronicznych uk³adach wysokiej mocy, do prze³¹czania i
przewodzenia napiêæ albo pr¹dów przemiennych, s¹ to elementy
bez których konstrukcja uk³adów obecnie jest nie do wyobra¿enia.
Zakres ich stosowania rozci¹ga siê w zale¿noœci od
typu elementu od ma³ych regulatorów oœwietlenia (œciemniaczy)
a¿ do sterowania lokomotywami elektrycznymi.
Tyrystor, nazywany równie¿ trynistorem, tyrystorem jednokierunkowym
triodowym, pó³przewodnikowym zaworem
sterowanym czy te¿ elementem SCR (Semiconductor Controlled
Rectifier) jest w zasadzie sterowan¹ diod¹. W kierunku
zaporowym zachowuje siê on jak „zwyk³a” dioda. To oznacza,
¿e nie p³ynie przez niego ¿aden pr¹d dopóty, dopóki do
katody nie zostanie doprowadzone dodatnie napiêcie w stosunku
do napiêcia przy³o¿onego do anody.
Tyrystor jest elementem pó³przewodnikowym zbudowanym
z 4 warstw w konfiguracji p-n-p-n. Jest on wyposa¿ony w 3
elektrody, z których dwie s¹ przy³¹czone do warstw skrajnych,
a trzecia do jednej z warstw œrodkowych. Elektrody przy³¹czone
do warstw skrajnych nazywa siê katod¹ (K) i anod¹ (A),
a elektrodê przy³¹czona do warstwy œrodkowej – bramk¹ (G),
“G” od s³owa angielskiego gate – bramka.
Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Je¿eli
anoda jest na dodatnim potencjale wzglêdem katody, to z³¹cza
skrajne typu p-n s¹ spolaryzowane w kierunku przewodzenia,
a z³¹cze œrodkowe n-p w kierunku zaporowym. Dopóki do
bramki nie doprowadzi siê napiêcia, dopóty tyrystor nie przewodzi
pr¹du. Tyrystor bêdzie przewodzi³ tylko wtedy, gdy
bramka zostanie wysterowana okreœlonym (zdefiniowanym dla
danego typu) pr¹dem (nast¹pi „zap³on” tyrystora). Odbywa siê
to poprzez doprowadzenie do bramki dodatniego wzglêdem
katody napiêcia, które to napiêcie powoduje przep³yw pr¹du
bramkowego, przez co w³aœciwoœci zaporowe œrodkowego z³¹cza
zanikaj¹. Moment wyzwolenia przewodzenia tyrystora trwa
kilka mikrosekund i nazywany bywa „zap³onem” tyrystora.
Pojêcie „zap³on” ma swoje historyczne pod³o¿e. Pierwsze
sterowane podzespo³y elektroniki wysokich mocy (energoelek-
42 SERWIS ELEKTRONIKI 12/2007
troniki) – lampy prostownicze o katodzie rtêciowej (czy ogólniej
mówi¹c lampy elektronowe – gazotrony stosowane do prostowania
wysokich napiêæ) rozpoczyna³y przewodzenie w momencie
wyst¹pienia ³uku œwietlnego – œwiecenia zjonizowanego
gazu.
Nawet, gdy pr¹d sterujacy bramk¹ zostanie od³¹czony, tyrystor
pozostaje nadal w stanie przewodzenia dopóty, dopóki
p³ynie przez niego pr¹d. Tyrystor zostaje zablokowany – przestaje
przez niego p³yn¹æ pr¹d – dopiero wtedy, gdy zostanie
przekroczony okreœlony, tak zwany pr¹d trzymania.
Podstawowymi parametrami tyrystorów s¹ nastêpuj¹ce
wielkoœci:
• graniczne napiêcie powtarzalne U RRM i graniczne napiêcie
niepowtarzalne U RSM w kierunku zaporowym,
• graniczne napiêcie powtarzalne U DRM i graniczne napiêcie
niepowtarzalne U DSM w kierunku przewodzenia w stanie
blokowania, to znaczy w sytuacji zanim do bramki tyrystora
zostanie doprowadzony impuls za³¹czaj¹cy tyrystor
(powoduj¹cego „zap³on” tyrystora); napiêcie pracy tyrystora
nie powinno przekracaæ 0.67 × U DRM,
• pr¹d graniczny obci¹¿enia I TAVM, który jest zdefionowany
jako najwiêksza wartoœæ œrednia pr¹du tyrystora o kszta³cie
pó³fali sinusoidy o czêstotliwoœci sieci energetycznej
(50Hz lub 60Hz) w okreœlonych warunkach ch³odzenia,
• w³aœciwoœci sterowania okreœlone przez charakterystyki
napiêciowo-pr¹dowe bramki U G = f(I G).
Zastosowanie tyrystorów jest bardzo ró¿norodne. Wykorzystywane
s¹ one w wielu dziedzinach, z których jako najwa¿niejsze
nale¿y wymieniæ nastêpuj¹ce zastosowania:
• jako sterowniki pr¹du sta³ego – w stabilizatorach napiêcia
sta³ego i w automatyce silników pr¹du sta³ego,
• jako sterowniki pr¹du przemiennego – w automatyce silników
indukcyjnych i w technice oœwietleniowej,
• jako ³¹czniki i przerywacze pr¹du sta³ego i przemiennego
– w automatyce napêdu elektrycznego, w uk³adach stabilizacji
napiêcia i w technice zabezpieczeñ,
• jako przemienniki czêstotliwoœci – w automatyce silników
indukcyjnych, technice ultradŸwiêków,
• jako uk³ady impulsowe – w generatorach odchylania strumienia
elektronowego w kineskopach telewizorów kolorowych,
w urz¹dzeniach zap³onowych silników spalinowych.
Triak jest nastêpc¹, a raczej elementem bêd¹cym wynikiem
dalszego rozwoju techniki tyrystorowej. Struktura triaka jest
5-warstwowa n-p-n-p-n i funkcjonalnie sk³ada siê ona z dwóch
po³¹czonych antyrównolegle (to znaczy równolegle, ale przeciwsobnie)
tyrystorów i zosta³ dlatego pocz¹tkowo nazywany
tyrystorem symetrycznym.
Sterowanie triakiem odbywa siê podobnie jak dla tyrystora,
ale za pomoc¹ wspólnego wyprowadzenia bramki (Gate).
W ten sposób triak mo¿e przepuszczaæ pr¹d w obu kierunkach
– jest on tym samym odpowiedni do prze³¹czania pr¹du przemiennego.
Triaki s¹ dlatego stosowane czêsto na przyk³ad w
regulatorach oœwietlenia, regulatorach prêdkoœci obrotowej i
temu podobnych urz¹dzeniach.