July 26th, 2017

Triac4

Ein Triac (Triode Alternating Current Switch) ist eine antiparallelschaltung von zwei Thyristoren. In einigen Quellen findet man ihn auch als Symistor oder Zweirichtungsthyristortriode.

Der Nachteil eines einzelnen Thyristors, dass man ihn nur in den positiven Halbwellen der Wechselspannung nutzen kann wird mit diesem Bauteil beseitigt. Ähnlich wie der Diac ist der Triac zum Schalten von Wechselströmen geeignet. Dazu wurden nicht nur zwei Thyristoren antiparallel geschaltet, sondern zusätzlich um den Schaltungsaufwand klein zu halten, weitere Zündthyristorstrecken eingebaut. Dadurch kann er mit einem positiven und negativen Steuerimpuls am Gate gekippt werden. Auch der Triac hat zwei Anoden (A1 und A2), da keine Polarität bestimmt werden kann.

triac_schzei.png

Triacs erzeugen durch das verformen von Signalen Oberwellen, die teilweise den Rundfunk stören können. Deshalb müssen Triac-Schaltungen immer entstört werden. Das kann mit Kondensatoren und/oder Drosseln geschehen.

Anwendung finden Triacs in:

  • Lichtdimmer
  • Motorsteuerungen
  • leistungslose Steuerung von Wechselstromleistungen
  • Drehzahlsteuerung

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Diac3

Ein Diac ist eine spezielle Diode, die häufig zum Ansteuern von Triacs oder als kontaktlose Schalter für kleine Ströme verwendet wird. Der Begriff kommt aus dem Englischen: Diode for Alternating Current (Wechselstromdiode). Oft wird sie auch als bidirektionaler Schalter bezeichnet.

Es ist eine Diode, die das Schalten von Wechselströmen ermöglicht. Im spannungslosen Zustand ist die hochohmig und sperrt. Wenn nun eine bestimmte Schwellspannung erreicht wird, übersteigt man die Durchbruchspannung und sie leitet. Diese Art der Zündung gibt es auch bei Thyristoren (Überkopfzündung), dort ist sie allerdings unzulässig.

Diese Diode gibt es in mehreren Varianten:

  • p-n-p: Dreischichtdiode
  • p-n-p-n: Vierschichtdiode
  • p-n-p-n-p: Fünfschichtdiode

kennlinie_diac.jpg

Der Aufbau ähnelt sehr einem antiparallel geschaltetem Thyristor, dem Triac, jedoch hat der Diac keinen Steueranschluss. Die Anschlüsse bezeichnet man als Anode1 und Anode2, da keine Polarität gegeben werden kann.

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Der Thyristor3

Einen Thyristor kann man sich im Prinzip wie eine steuerbare Diode vorstellen. Eine Diode mit einem dritten Anschluss also, mit dem man sie “zünden” kann. Entstanden ist der Begriff aus Thyratron und Transistor.
Die zwei wichtigsten Schaltbilder und das Ersatzschaltbild sei hier einmal dargestellt:

thyri.png thyristor.png ersatz_thyri.png

Zur Funktionsweise des Thyristors:

Im Gegensatz zur Diode hat der Thyristor einen Anschluss mehr, den Gate-Anschluss. Im Inneren besteht er aus vier Schichten und drei pn-Übergängen (pnpn).

In Sperrrichtung sperrt der Thyristor wie eine normale Diode, aber in Durchlassrichtung ist das Verhalten etwas verändert. Zunächst sperrt der Thyristor auch hier, solange man ihn noch nicht “gezündet” hat. Um ihn nun leitfähig zu machen gibt es einige Methoden der Zündung. Voraussetzung ist allerdings eine positive Spannung zwischen Anode und Kathode. Im Normalbetrieb steuert man das Durchlassverhalten durch Anlegen einer Steuerspannung an den Gate-Anschluss. Durch diese stellt sich dann ein Steuerstrom ein. Dadurch ändern sich die Gegebenheiten der Schichten im Inneren des Thyristors und er wird leitfähig

Eine spezielle Art, den Fotothyristor, kann man durch Licht zünden. Unzulässige Methoden der Zündung sind Überschreiten der Nullkippspannung, Überschreiten der zulässigen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit oder eine Temperaturerhöhung.

Um den Thyristor nun wieder in den sperrenden Zustand zu versetzen gibt es zwei Möglichkeiten: Der Haltestrom zwischen Anode und Kathode kann unterschritten werden, oder man erzeugt einen kurzzeitigen negativen Stromimpuls am Gate, in Höhe des Laststroms.

Hier einmal die wichtigsten Arten des Thyristors:

  • GTO-Thyristor: Kann an dem Steuereingang gezündet und gelöscht werden.
  • Thyristortetrode: Sie besitzt an der zweiten und dritten Schicht eine Elektrode und kann dadurch gezündet und gelöscht werden.
  • Fotothyristor: Kann durch Licht gezündet werden.
  • Diac: Wechselstromdiode mit Schaltschwelle
  • Triac: Zusammengeschaltete Thyristoren.

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