Більшість напівпровідникових приладів створені на переходах або шарах (n-p, p-n). Напівпровідниковий діод має один перехід (p-n) і два шари. У транзистора два переходи і три шари (n-p-n, p-n-p). А якщо додати ще один шар, то виходить чотиришаровий напівпровідниковий прилад - тиристор. Два тиристора включені зустрічно-паралельно і є симистор (від симетричний тиристор).
В англомовній технічній літературі можна зустріти назву ТРІАК (TRIAC - triode for alternating current). Ось так симистор зображується в електронних схемах:
У симистора три електрода (виведення). Один з них керуючий. Позначається він буквою G (від англ. Слова gate - "затвор"). Два інших - це силові електроди (T1 і T2). На схемах вони можуть позначатися і буквою A (A1 і A2).
А це еквівалентна схема симистора виконаного на двох тиристорах. >>>
Однак слід зазначити, що симистор управляється трохи інакше ніж еквівалентна тиристорна схема.
Симистор досить рідкісне явище в родині напівпровідникових приладів. З тієї простої причини, що винайдений і запатентований він був в СРСР, а не в США або Європі. На жаль частіше буває навпаки.
Як працює симистор?
Якщо у тиристора є конкретні анод і катод то електроди симистора так охарактеризувати не можна оскільки кожен електрод є і анодом і катодом одночасно. Тому на відміну від тиристора, який проводить струм тільки в одному напрямку, симистор здатний проводити струм в двох напрямках. Саме тому симистор прекрасно працює в мережах змінного струму.
Дуже простою схемою, що характеризує принцип роботи і область застосування симистора може служити електронний регулятор потужності. Як навантаження можна використовувати що завгодно: лампу розжарювання, паяльник або електровентилятор.
Сімісторний регулятор потужності
Після підключення пристрою до мережі на один з електродів симистора подається змінна напруга. На електрод, який є керуючим з діодного моста подається негативне керуючу напругу. При перевищенні порога включення симистор відкриється і ток піде в навантаження. У той момент, коли напруга на вході симистора поміняє полярність він закриється. Потім процес повторюється.
Чим більше рівень напруги, що управляє тим швидше включиться симистор і тривалість імпульсу на навантаженні буде більше. При зменшенні напруги, що управляє тривалість імпульсів на навантаженні буде менше. Після симистора напруга має пилкоподібну форму з регульованою тривалістю імпульсу. В даному випадку змінюючи керуючу напругу ми можемо регулювати яскравість електричної лампочки або температуру жала паяльника.
Симистор управляється як негативним так і позитивним струмом. Залежно від полярності напруги, що управляє розглядають чотири так званих сектора або режиму роботи. Але цей матеріал досить складний для однієї статті.
Якщо розглядати симистор як електронний вимикач або реле то його гідності незаперечні:
- Невисока вартість.
- У порівнянні з електромеханічними приладами великий термін служби.
- Відсутність контактів і, як наслідок, немає іскріння і брязкоту.
До недоліків можна віднести:
- Симистор вельми чутливий до перегріву і монтується на радіаторі.
- Не працює на високих частотах, так як просто не встигає перейти з відкритого стану в закрите.
- Реагує на зовнішні електромеханічні перешкоди, що викликає помилкове спрацьовування.
Для захисту від помилкових спрацьовувань між силовими висновками симистора підключається RC-ланцюжок. Величина резистора R1 від 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 від 0,01 до 0,1 мкф. У деяких випадках ці величини підбираються експериментально.
Основні параметри симистора.
- Максимальна зворотна напруга - 400 V. Це означає, що він прекрасно може управляти навантаженням в мережі 220 V і ще з запасом.
- В імпульсному режимі напруга точно таке ж.
- Максимальний струм у відкритому стані - 5 А.
- Максимальний струм в імпульсному режимі - 10 А.
- Найменший постійний струм, необхідний для відкриття симистора - 300 мА.
- Найменший імпульсний струм - 160 мА.
- Відкриває напругу при струмі 300 мА - 2,5 V.
- Відкриває напругу при струмі 160 мА - 5 V.
- Час включення - 10 мкс.
- Час виключення - 150 мкс.
Як бачимо, для відкривання симистора необхідною умовою є сукупність струму і напруги. Більше струм, менше напруга і навпаки. Слід звернути увагу на велику різницю між часом включення і виключення (10 мкс. Проти 150 мкс.).
оптосімістори
Сучасна і перспективна різновид симистора це оптосімістори. Назва говорить сама за себе. Замість керуючого електрода в корпусі симистора знаходиться світлодіод і управління здійснюється зміною напруги на світлодіоді. На зображенні показаний зовнішній вигляд оптосімістори MOC3023 і його внутрішній устрій.
