Was ist ein Triac?
Triac (TRIAC) steht für Triode for Alternating Current und ist eine Art Halbleiterschalter mit drei Anschlüssen.
Ein Triac besteht aus zwei Thyristoren, die parallel geschaltet sind, so dass sie in entgegengesetzter Richtung zueinander stehen und der Schaltvorgang des bidirektionalen Stroms durch ein einziges Gate gesteuert werden kann.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, Strom in beide Richtungen zu leiten, werden Triacs als Wechselstromschalter eingesetzt. Der Wechselstrom kann auch leicht durch Verschieben der Phase des Gate-Eingangs gesteuert werden.
Anwendungen von Triacs
Triacs werden häufig als Wechselstromschalter eingesetzt.
Sie werden insbesondere in Fernbedienungsschaltern für Hochleistungsgeräte wie Fernsehgeräte und Klimaanlagen eingesetzt, da sie mit einem kleinen Gate-Signal große Stromstärken schalten können.
Da die Leistungsmenge durch Verschieben der Phase des Gate-Eingangs in Bezug auf den Wechselstrom gesteuert werden kann, werden Triacs auch in Beleuchtungsdimmern, Vorschaltgeräten zur Aufrechterhaltung eines konstanten Stroms in Leuchtstofflampen, der Drehzahlregelung von Motoren in Ventilatoren, Klimaanlagen und Waschmaschinen, der Temperaturregelung von Kühlschränken, der Drehzahlregelung von Wechselstromzügen und Industrieanlagen mit Motoren verwendet. Steuerung von Industrieanlagen mit Motoren und viele andere Anwendungen.
Funktionsweise des Triacs
Der Thyristor, aus dem Triacs bestehen, hat eine PNPN-Vierschichtstruktur, die durch eine Ersatzschaltung aus bipolaren PNP- und NPN-Transistoren dargestellt werden kann, die ein PNP-Gate mit einer NPN-Anode und eine PNP-Kathode mit einem NPN-Gate verbinden.
Wenn ein Gate-Signal eingegeben wird und eine Durchlassspannung zwischen Anode und Kathode angelegt wird, gehen die beiden Transistoren in den Ein-Zustand über. Der Ein-Zustand beider Transistoren wird positiv auf den Gate-Eingang des jeweils anderen zurückgeführt, was zu einem stabilen Ein-Zustand führt, und sobald der Strom zwischen Anode und Kathode zu fließen beginnt, fließt er weiter, auch wenn das Gate-Signal verloren geht.
Wenn eine Sperrspannung zwischen Anode und Kathode angelegt wird, geht der Thyristor in den Aus-Zustand über und der Strom wird unterbrochen. Wenn also ein Wechselstrom zwischen Anode und Kathode des Thyristors angelegt wird, arbeitet er, indem er nur für die Hälfte des Wechselstromzyklus Strom liefert und den Strom in umgekehrter Richtung sperrt.
Ein Triac besteht aus zwei Thyristoren, die auf diese Weise arbeiten und parallel geschaltet sind, so dass sie in entgegengesetzter Richtung zueinander stehen.
Beim Anlegen eines Gatestroms wird der in Vorwärtsrichtung angeschlossene Thyristor eingeschaltet, und der Strom fließt nur so lange, wie die Vorwärtsspannung an den Triac angelegt ist. Am Ende des Halbzyklus des Wechselstroms wird der Thyristor, der sich im eingeschalteten Zustand befand, in Sperrichtung vorgespannt und geht in den ausgeschalteten Zustand über, und es fließt kein Strom.
Wird dann im zweiten Halbzyklus der Sperrvorspannung erneut Gate-Strom eingespeist, befindet sich der Thyristor auf der gegenüberliegenden Seite diesmal im eingeschalteten Zustand. Auf diese Weise steuert ein einziger Gate-Eingang den Schaltzeitpunkt des Stroms in beide Richtungen.
Durch Verschieben der Phase des Gate-Stroms im Verhältnis zum Wechselstrom wird auch die Zeit, in der der Triac eingeschaltet ist, verändert, wodurch die Menge der gelieferten Leistung gesteuert wird.