Diyaklara Giriş

AC Diyot anahtarı veya kısaca Diyak, başka bir katı hal, üç katmanlı, iki eklemli yarı iletken cihazdır. Ancak transistörün aksine Diac’ın taban bağlantısı yoktur ve onu A1 ve A2 etiketli iki terminal cihazı yapar.

Diac’ler, kontrol veya amplifikasyon sunmayan ancak uygun bir AC voltaj kaynağının her iki polaritesinden de akım iletebildikleri için çift yönlü anahtarlama diyotu gibi davranan elektronik bir bileşendir.

SCR’ler ve Triyaklar hakkındaki öğreticimizde, ON-OFF anahtarlama uygulamalarında bu cihazların gösterildiği gibi sabit durumlu geçit akımları üreten basit devreler tarafından tetiklenebileceğini gördük.

Diyak

Anahtar, S1 açıkken kapı akımı akmaz ve lamba “KAPALI”dır. S1 anahtarı kapatıldığında, gate akımı IG akar ve SCR sadece Ι kadranında çalıştığı için pozitif yarım döngülerde iletir.

Ayrıca “açık” anahtar bir kez kapatıldığında, SCR’NİN sadece besleme voltajı anot akımı olan IA’NIN tutma akımının değerinden daha az olacak şekilde bir değere düştüğünde tekrar “kapanacağını” da hatırlıyoruz.

Lamba akımının ortalama değerini sadece “AÇIK” veya “KAPALI” konuma getirmek yerine kontrol etmek istersek, SCR’nin iletilmesine izin vermek için önceden ayarlanmış bir tetik noktasında kısa bir kapı akımı darbesi uygulayabiliriz. sadece yarım döngünün bir kısmı boyunca. Ardından lamba akımının ortalama değeri, döngünün başlangıcı ile tetik noktası arasındaki gecikme süresi T değiştirilerek değiştirilir. Bu yöntem yaygın olarak “faz kontrolü” olarak bilinir.

Ancak faz kontrolünü sağlamak için iki şeye ihtiyaç vardır. Biri değişken bir faz kaydırma devresidir(genellikle bir RC pasif devresi). İkincisi ise gecikmeli dalga formu belirli bir seviyeye ulaştığında gerekli kapı darbesini üretebilen bir tür tetik devresi veya cihazıdır. Bu kapı darbelerini üretmek için tasarlanmış böyle bir katı hal yarı iletken cihaz Diac’tır.

Diyak, bir transistör gibi yapılandırılmıştır ancak her iki polaritede de bir devreye bağlanmasına izin veren bir taban bağlantısına sahip değildir. Diyaklar, ana anahtarlama cihazını “AÇIK” duruma getirmek için kullanılan (sürekli olarak yükselen bir rampa voltajının aksine) daha keskin ve daha anlık bir tetik darbesi sağlamaya yardımcı olduğu için, faz tetikleme ve değişken güç kontrol uygulamalarında öncelikle tetikleme cihazları olarak kullanılır.

Diyak sembolü ve diac’ın voltaj-akım karakteristik eğrileri aşağıda verilmiştir.

Diac Sembolü ve I-V Karakteristikleri

Diyak
Diac Sembolü ve I-V Karakteristikleri

Yukarıdaki diyak IV karakteristik eğrilerinden, uygulanan voltaj VBR’den büyük olana kadar diyak’ın her iki yönde akım akışını engellediğini görebiliriz. Bu noktada cihazın bozulması meydana gelir ve diyak, zener’e benzer şekilde yoğun bir şekilde iletir.

Sıradan bir zener diyotunda, akım arttıkça üzerindeki voltaj sabit kalır. Bununla birlikte diyakta transistör eylemi, akım arttıkça voltajın düşmesine neden olur. İletken durumdayken, diyak direnci çok düşük bir değere düşer ve nispeten büyük bir akım değerinin akmasına izin verir. ST2 veya DB3 gibi en yaygın olarak bulunan diyak için arıza voltajları tipik olarak yaklaşık ±25 ila 35 volt arasındadır. Daha yüksek devre gerilimi değerleri mevcuttur, örneğin DB4 diac için 40 volt.

Bu eylem, diyak’a yukarıda gösterildiği gibi negatif bir direnç özelliği verir. Diyak simetrik bir cihaz olduğundan, bu nedenle hem pozitif hem de negatif voltajlar için aynı özelliğe sahiptir ve diyak’ı SCR’ler veya triyaklar için bir tetikleme cihazı olarak uygun kılan bu negatif direnç eylemidir.

Diyak Uygulamaları

Yukarıda belirtildiği gibi diyak, çoğunlukla SCR’ler ve triyaklar olmak üzere diğer yarı iletken anahtarlama cihazları için katı hal tetikleme cihazı olarak yaygın olarak kullanılır. Triyaklar, lamba dimmerleri ve motor hız kontrolörleri gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu nedenle diyak gösterildiği gibi AC kaynağının tam dalga kontrolünü sağlamak için triyak ile birlikte kullanılır.

Diyak AC Faz Kontrolü

Diyak
Diyak AC Faz Kontrolü

Döngünün başlangıcında AC besleme voltajı arttıkça, kapasitör, C sabit direnç, R1 ve potansiyometre, VR1’in seri kombinasyonu aracılığıyla şarj edilir ve plakaları boyunca voltaj artar. Şarj voltajı diyakın devre kesme voltajına ulaştığında (ST2 için yaklaşık 30 V), diyak bozulur ve kondansatör diyaktan boşalır.

Deşarj, triyakı iletime ateşleyen ani bir akım darbesi üretir. Triyakın tetiklendiği faz açısı, kapasitörün şarj oranını kontrol eden VR1 kullanılarak değiştirilebilir. Direnç, R1, VR1 minimumdayken kapı akımını güvenli bir değerle sınırlar.

Triyak iletime ateşlendikten sonra, içinden akan yük akımı tarafından “AÇIK” durumunda tutulurken, direnç-kapasitör kombinasyonundaki voltaj triyakın “AÇIK” voltajı ile sınırlandırılır ve devam edene kadar korunur. AC kaynağının mevcut yarı döngüsünün sonu.

Yarım döngünün sonunda besleme voltajı sıfıra düşer, triyaktaki akımı tutma akımının altına düşürür, IH onu “KAPALI” konuma getirir ve diak iletimi durdurur. Besleme voltajı daha sonra bir sonraki yarı döngüsüne girer, kapasitör voltajı tekrar yükselmeye başlar (bu sefer ters yönde) ve triyak ateşleme döngüsü tekrar tekrarlanır.

Triyak İletim Dalga Formu

Diyak
Triyak İletim Dalga Formu

Daha sonra, Diyak’ın triyakları tetiklemek için kullanılabilecek çok kullanışlı bir cihaz olduğunu ve negatif direnç özelliğinden dolayı belirli bir voltaj seviyesine ulaşıldığında hızlı bir şekilde “AÇIK” duruma gelmesini sağladığını gördük. Ancak bu AC güç kontrolü için bir triyak kullanmak istediğimizde, ayrı bir diyaka da ihtiyacımız olacağı anlamına gelir. Neyse ki bizim için bir yerlerde parlak bir kıvılcım, bağımsız diyak ve triyakı Quadrac adı verilen tek bir anahtarlama cihazıyla değiştirdi.

Kuadrak

Kuadrak temel olarak, tek bir yarı iletken paket içinde birlikte üretilen bir Diyak ve Triyaktır. Bu nedenle “dahili olarak tetiklenen triyaklar” olarak da bilinir. Bu hepsi bir arada çift yönlü cihaz, ana terminal voltajının her iki polaritesi kullanılarak kapı kontrollüdür. Bu ısıtıcı kontrolleri, lamba dimmerleri ve AC motor hız kontrolü vb. gibi tam dalga faz kontrol uygulamalarında kullanılabileceği anlamına gelir.

Diyak
Quadrac

Triyak gibi Kuadraklar, ana terminal bir (genellikle anot) için MT2, ana terminal iki (genellikle katot) için MT1 ve kapı terminali için G olarak etiketlenmiş üç terminalli bir yarı iletken anahtarlama cihazıdır.

Kuadrak, voltaj ve akım anahtarlama gereksinimlerine bağlı olarak, TO-220 paketi en yaygın olanı olmak üzere çeşitli paket tiplerinde mevcuttur. Quadrac, çoğu triyak cihazının yerini alacak şekilde tasarlanmıştır.