Spínací vícevrstvé součástky - Diak, Tyristor, Triak

9. Spínací vícevrstvé součástky

Diak

Je to třívrstvá(může být i pětivrstvá) neřízená souměrná spínací součástka. Protože vlastnosti diaku jsou nezávislé na polaritě napětí, nejsou jeho vývody od sebe odlišeny.

Při malém napětí mezi vývody (U< UB0) vykazuje diak velký odpor (jako dioda ve zpětném směru). Říkáme, že v blokovacím(rozepnutém) stavu se chová jako rozpojený spínač. Za této situace je přechod PN bližší ke kladnému pólu působícího napětí otevřen (na P je plus). Druhý přechod je uzavřen, neboť druhá vrstva vodivosti typu P je spojena se záporným pólem napětí U a zároveň na střední vrstvě vodivosti typu N působí kladné napětí pronikající sem z prvního, otevřeného přechodu. Po dosažení spínacího napětí UB0 dochází k ionizaci krystalové mřížky v okolí přechodu, který byl uzavřen. Odpor diaku se prudce zmenší, napětí mezi vývody poklesne a proud v obvodu roste. Stejně se chová diak i při obrácené polaritě napětí. Pouze se činnost přechodů vymění.

Z průběhu voltampérové charakteristiky ke patrné, že v propustném směru má diak záporný diferenciální ( dynamický) odpor. Je to součástka neřízená, tzn. spínací napětí určitého diaku se nedá měnit.

V katalogu se udávají tyto hodnoty:

UB0 – spínací napětí s dovolenými odchylkami

UB01 a UB02 – přípustný rozdíl spínacích napětí

Ib0 – spínací proud (procházející těsně před sepnutím)

∆U – nejmenší pokles napětí po sepnutí a vzrůstu proudu na IF

Pmax – největší výkonová ztráta

Hodnoty pro diak Tesla KR 105 : UB0 =26±4V; IB0<1mA; ∆Umin=4V při IF=10mA; UB01-UB02<5V; Pmax= 300mW

Použití diaku: jako pomocná spínací součástka k řízení tyristorů a triaků; jako přepěťová ochrana.

Tyristor

Jedná se o čtyřvrstvou spínací součástku vyrobenou z Si, ve které jsou nad sebou vytvořeny tři přechody PN nad sebou. Vnější vrstva P je anodou, vnější vrstva N je katodou tyristoru. Těmito elektrodami prochází celkový výstupní proud, ten může u některých typů dosahovat až stovek ampérů!

Jedna z vnitřních vrstev je vyvedena jako řídící elektroda G.

Bude-li řídící elektroda odpojena a přiložíme-li na anodu malé klané napětí proti anodě, otevřou se přechody J1 a J3. Přechod J2 zůstává uzavřen, neboť do vrstvy N proniká kladné napětí přes otevřený přechod J1 a do vrstvy P záporné napětí přes otevřený přechod J3. Nyní je tyristor zablokován. Odpor mezi katodou a anodou je několik megaohmů.

Při zvyšování napětí mezi anodou a katodou dojde ke zvětšování intenzity elektrostatického pole v oblastiJ2. Při určité velikosti tohoto napětí dosáhne intenzita pole své kritické hodnoty a dochází k ionizaci krystalové mřížky a odpor se rychle zmenší až na desetiny až setiny ohmu! Přestože stoupl proud, kleslo napětí na 1 až 2V. Tyristor přešel do sepnutého (vodivého) stavu. Doba potřebná k ionizaci se nazývá zapínací doba (asi 1μs a označuje se ton).