Diac - Circuiti di lavoro e di applicazione

Il diac è un dispositivo a due terminali con una combinazione di strati semiconduttori paralleli-inversi, che consente al dispositivo di essere attivato in entrambe le direzioni indipendentemente dalla polarità di alimentazione.

Caratteristiche diac

Le caratteristiche di un tipico diac possono essere viste nella figura seguente, che rivela chiaramente la presenza di una tensione di breakover in entrambi i suoi terminali.

Poiché un diac può essere commutato in entrambe le direzioni o bidirezionalmente, la caratteristica è efficacemente sfruttata in molti circuiti di commutazione CA.

La figura seguente mostra come i livelli sono disposti internamente e mostra anche il simbolo grafico del diac. Può essere interessante notare che entrambi i terminali del diac sono assegnati come anodi (anodo 1 o elettrodo 1 e anodo 2 o elettrodo 2) e non vi è alcun catodo per questo dispositivo.

Quando l'alimentazione collegata attraverso il diac è positiva sull'anodo 1 rispetto all'anodo 2, i relativi strati funzionano come p1n2p2 e n3.

Quando l'alimentazione collegata è positiva sull'anodo 2 rispetto all'anodo 1, gli strati funzionali sono come p2n2p1 e n1.

Livello di tensione di accensione Diac

La tensione di rottura o la tensione di accensione di diac come indicato nel primo diagramma sopra, sembra essere abbastanza uniforme su entrambi i terminali. Tuttavia, in un dispositivo reale questo potrebbe variare da 28 V a 42 V.

Il valore di accensione può essere ottenuto risolvendo i seguenti termini dell'equazione come disponibili nella scheda tecnica.

VBR1 = VBR2 ± 0,1 VBR2

Anche le specifiche attuali (IBR1 e IBR2) tra i due terminali sembrano essere abbastanza identiche. Per il diac rappresentato nel diagramma

Anche i due livelli di corrente (IBR1 e IBR2) per un diac sono molto vicini in grandezza. Nelle caratteristiche di esempio sopra, queste sembrano essere intorno
200 uA o 0,2 mA.

Circuiti per applicazioni diac

La seguente spiegazione ci mostra come funziona un diac in un circuito AC. Cercheremo di capirlo da un semplice circuito del sensore di prossimità azionato da 110 V CA.

Circuito rilevatore di prossimità

Il circuito del rilevatore di prossimità che utilizza un diac può essere visto nel diagramma seguente.

Qui possiamo vedere che un SCR è incorporato in serie con il carico e il transistor unigiunzione programmabile (PUT) che è unito direttamente alla sonda di rilevamento.

Quando un corpo umano si avvicina alla sonda di rilevamento, provoca un aumento della capacità attraverso la sonda e il terreno.

Secondo le caratteristiche di un UJT programmabile al silicio, si attiverà quando la tensione VA al suo terminale anodico supera la sua tensione di gate di almeno 0,7 V. Ciò provoca un cortocircuito attraverso il catodo anodico del dispositivo.

A seconda dell'impostazione del preset 1M, il diac segue il ciclo CA in ingresso e si attiva a un livello di tensione specificato.

A causa di questa continua attivazione del diac, la tensione anodica VA dell'UJT non può mai aumentare il suo potenziale di gate VG che è sempre mantenuto quasi all'altezza dell'ingresso AC. E questa situazione mantiene l'UJT programmabile spento.

Tuttavia, quando un corpo umano si avvicina alla sonda di rilevamento, abbassa sostanzialmente il potenziale di gate VG dell'UJT, consentendo al potenziale anodico VA dell'UJT di UJT di andare più in alto di VG. Questo fa scattare istantaneamente l'UJT.

Quando ciò accade, l'UJT crea un cortocircuito attraverso i suoi terminali anodo / catodo, fornendo la corrente di gate necessaria per l'SCR. L'SCR spara e accende il carico collegato, indicando la presenza di una vicinanza umana vicino alla sonda del sensore.

Lampada notturna automatica

Un semplice luce dell'albero automatica Il circuito che utilizza un LDR, un triac e un Diac può essere visto nel disegno sopra. Il funzionamento di questo circuito è piuttosto semplice e il lavoro di commutazione critico è gestito dal diac DB-3. Quando cala la sera, la luce sull'LDR inizia a diminuire, il che fa aumentare gradualmente la tensione all'incrocio di R1, DB-3, a causa della crescente resistenza dell'LDR.

Quando questa tensione sale al punto di rottura del diac, il diac si accende e aziona il gate del triac, che a sua volta accende la lampada collegata.

Durante la mattinata, la luce sull'LDR aumenta gradualmente, il che fa diminuire il potenziale attraverso il diac a causa della messa a terra del potenziale di giunzione R1 / DB-3. E quando la luce è sufficientemente intensa, la resistenza LDR fa sì che il potenziale diac scenda quasi a zero, spegnendo la corrente di gate triac, e quindi anche la lampada viene spenta.

Il diac qui assicura che il triac venga attivato senza molto sfarfallio durante la transizione al crepuscolo. Senza il diac, la lampada avrebbe lampeggiato per molti minuti prima di accendersi o spegnersi completamente. Pertanto, la caratteristica di attivazione del guasto del diac viene sfruttata a fondo a favore del design della luce automatica.

Dimmer leggero

PER circuito dimmer luce è forse l'applicazione più popolare che utilizza una combinazione di triac diac.

Per ogni ciclo dell'ingresso CA il diac si attiva solo quando il potenziale che lo attraversa raggiunge la sua tensione di rottura. Il tempo di ritardo dopo il quale il diac scatta decide per quanto tempo il triac rimane acceso durante ogni ciclo della fase. Questo a sua volta decide la quantità di corrente e illuminazione sulla lampada.

Il ritardo nell'accensione del diac è impostato dalla regolazione della pentola da 220 k mostrata e dal valore C1. Questi componenti di ritardo di tempo RC determinano il tempo di attivazione del triac attraverso l'accensione del diac che si traduce in un taglio della fase CA su sezioni specifiche della fase a seconda del ritardo di accensione del diac.

Quando il ritardo è più lungo, una porzione più stretta della fase può attivare il triac e attivare la lampada, provocando una minore luminosità sulla lampada. Per intervalli di tempo più rapidi, il triac può commutare per periodi più lunghi della fase CA, e quindi la lampada viene accesa anche per sezioni più lunghe della fase CA causando una maggiore luminosità su di essa.

Interruttore attivato dall'ampiezza

L'applicazione più elementare del diac senza dipendere da nessun'altra parte, è attraverso la commutazione automatica. Per un'alimentazione CA o CC, il diac si comporta come un'alta resistenza (praticamente un circuito aperto) fintanto che la tensione applicata è inferiore al valore VBO critico.

Il diac si accende non appena questo livello di tensione VBO critico viene raggiunto o superato. Pertanto, questo specifico dispositivo a 2 terminali potrebbe essere acceso semplicemente aumentando l'ampiezza della tensione di controllo collegata, e potrebbe continuare a condurre, fino a quando la tensione non viene ridotta a zero. La figura seguente mostra un semplice circuito interruttore sensibile all'ampiezza utilizzando un 1N5411 diac o un DB-3 diac.

Viene applicata una tensione di circa 35 volt CC o picco CA che attiva il diac in conduzione, grazie alla quale una corrente di circa 14 mA inizia a fluire attraverso il resistore di uscita R2. I diac specifici possono eventualmente accendersi a tensioni inferiori a 35 volt.

Usando una corrente di commutazione di 14 mA, la tensione di uscita creata attraverso il resistore da 1k arriva a 14 volt. Nel caso in cui la sorgente di alimentazione includa un percorso conduttivo interno all'interno del circuito di uscita, il resistore R1 potrebbe essere ignorato ed eliminato.

Mentre si lavora con il circuito, provare a regolare la tensione di alimentazione in modo che aumenti gradualmente da zero controllando contemporaneamente la risposta in uscita. Quando l'alimentazione raggiunge circa 30 volt, vedrai una piccola o leggera tensione di uscita, a causa della corrente di dispersione estremamente bassa dal dispositivo.

Tuttavia, a circa 35 volt, troverai il diac che si rompe improvvisamente e una tensione di uscita completa appare rapidamente attraverso il resistore R2. Ora, inizia a ridurre l'ingresso di alimentazione e osserva che la tensione di uscita si riduce corrispondentemente, arrivando finalmente a zero quando la tensione di ingresso viene ridotta a zero.

A zero volt, il diac è completamente 'spento' ed entra in una situazione che richiede di essere nuovamente attivato attraverso il livello di ampiezza di 35 volt.

Interruttore DC elettronico

Anche il semplice interruttore descritto nella sezione precedente potrebbe essere attivato mediante un piccolo aumento della tensione di alimentazione. Pertanto, una tensione stabile di può essere 30 V potrebbe essere impiegata in modo coerente per 1N5411 diac assicurando che il diac sia appena al livello della conduzione ma ancora spento.

Tuttavia, nel momento in cui viene aggiunto in serie un potenziale di circa 5 volt, la tensione di rottura di 35 volt viene raggiunta rapidamente per eseguire l'accensione del diac.

La rimozione di questo 'segnale' a 5 volt successivamente non ha alcun impatto sulla situazione di accensione del dispositivo e continua a condurre l'alimentazione a 30 volt fino a quando la tensione non viene abbassata a zero volt.

La figura sopra mostra un circuito di commutazione con la teoria della commutazione di tensione incrementale come spiegato sopra. All'interno di questa configurazione, viene fornita un'alimentazione di 30 volt all'1N5411 diac (D1) (qui questa alimentazione è mostrata come una sorgente di batteria per comodità, tuttavia i 30 volt potrebbero essere applicati attraverso qualsiasi altra sorgente costante regolata dc). Con questo livello di tensione, il diac non è in grado di accendersi e nessuna corrente scorre attraverso il carico esterno collegato.

Tuttavia, quando il potentimetro viene regolato gradualmente, la tensione di alimentazione aumenta lentamente e infine il diac viene acceso, il che consente alla corrente di passare attraverso il carico e accenderlo.

Una volta che il diac è acceso, la diminuzione della tensione di alimentazione attraverso il potenziometro non ha alcun effetto sul diac. Tuttavia, dopo aver ridotto la tensione attraverso il potenziometro, l'interruttore di ripristino S1 potrebbe essere utilizzato per disattivare la conduzione del diac e ripristinare il circuito nella condizione originale disattivata.

Il diac o DB-3 mostrato sarà in grado di rimanere inattivo a circa 30 V e non eseguirà un'azione di accensione automatica. Detto questo, alcuni diac potrebbero richiedere tensioni inferiori a 30 V per mantenerli in condizioni non conduttive. Allo stesso modo i diac specifici possono richiedere più di 5 V per l'opzione di accensione incrementale. Il valore del potenziometro R1 non dovrebbe essere superiore a 1 k Ohm, e dovrebbe essere del tipo a filo avvolto.

Il concetto di cui sopra può essere utilizzato per implementare l'azione di blocco in applicazioni a bassa corrente attraverso un semplice dispositivo diac a due terminali invece di dipendere da dispositivi terminali complessi come gli SCR.

Relè ad aggancio elettrico

La figura mostrata sopra indica il circuito di un relè cc progettato per rimanere bloccato nel momento in cui viene alimentato tramite un segnale di ingresso. Il design è buono come il relè meccanico a scatto.

Questo circuito si avvale del concetto spiegato nel paragrafo precedente. Anche qui, il diac è tenuto spento a 30 volt, un livello di tensione che è tipicamente piccolo per una conduzione diac.

Tuttavia, non appena viene fornito un potenziale in serie da 6 V al diac, quest'ultimo inizia a spingere la corrente che si accende e blocca il relè (il diac dopo questo rimane acceso, anche se la tensione di controllo a 6 volt non esiste più).

Con R1 e R2 ottimizzati correttamente, il relè si accenderà in modo efficiente in risposta a una tensione di controllo applicata.

Dopodiché, il relè rimarrà bloccato anche senza la tensione di ingresso. Tuttavia, il circuito può essere ripristinato alla sua posizione precedente premendo l'interruttore di ripristino indicato.

Il relè deve essere di tipo a bassa corrente, può avere una resistenza della bobina di 1 k.

Circuito del sensore di blocco

Molti dispositivi, ad esempio allarmi intrusione e controller di processo, richiedono un segnale di attivazione che rimane acceso una volta attivato e si spegne solo quando viene ripristinata l'alimentazione in ingresso.

Non appena il circuito viene avviato, consente di utilizzare i circuiti per allarmi, registratori, valvole di intercettazione, dispositivi di sicurezza e molti altri. La figura seguente mostra un progetto di esempio per questo tipo di applicazione.

Qui, un diac HEP R2002 funziona come un dispositivo di commutazione. In questa particolare configurazione, il diac rimane in modalità stand-by a 30 volt di alimentazione tramite B2.

Ma, nel momento in cui l'interruttore S1 viene attivato, potrebbe essere un `` sensore '' su una porta o una finestra, contribuisce con 6 volt (da B1) alla polarizzazione di 30 V esistente, facendo sì che i 35 volt risultanti attivino il diac e generino circa 1 Uscita V attraverso R2.

Interruttore di sovraccarico CC

La figura sopra mostra un circuito che spegnerà istantaneamente un carico quando la tensione di alimentazione cc supera un livello fisso. L'unità rimane quindi spenta fino a quando la tensione non viene abbassata e il circuito viene ripristinato.

In questa particolare configurazione, il diac (D1) è normalmente spento e la corrente del transistor non è sufficientemente alta per attivare il relè (RY1).

Quando l'ingresso di alimentazione supera un livello specificato come impostato dal potenziometro R1, il diac si attiva e la CC dall'uscita del diac raggiunge la base del transistor.

Il transistor ora si accende tramite il potenziometro R2 e attiva il relè.

Il relè ora scollega il carico dall'alimentazione in ingresso, prevenendo eventuali danni al sistema dovuti al sovraccarico. Il diac dopo di che continua ad essere acceso mantenendo il relè acceso fino a quando il circuito non viene ripristinato commutare, aprendo l'S1, momentaneamente.

Per regolare il circuito all'inizio, regolare i potenziometri R1 e R2 per garantire che il relè scatti semplicemente su ON una volta che la tensione di ingresso raggiunge effettivamente la soglia di attivazione diac desiderata.

Il relè successivo deve rimanere attivato fino a quando la tensione non torna al suo livello normale e l'interruttore di ripristino viene momentaneamente aperto.

Se il circuito funziona correttamente, la tensione di ingresso del diac deve essere di circa 35 volt (specifici diac potrebbero attivarsi con una tensione inferiore, sebbene questo venga spesso corretto regolando il potenziometro R2), così come la tensione cc alla base del transistor deve essere di circa 0,57 volt (a circa 12,5 mA). Il relè è una resistenza della bobina da 1k.

Interruttore di sovraccarico CA.

Lo schema del circuito sopra mostra il circuito di un interruttore di sovraccarico CA. Questa idea funziona allo stesso modo dell'impostazione dc spiegata nella parte precedente {. Il circuito in corrente alternata differisce dalla versione in corrente continua per la presenza dei condensatori C1 e C2 e del raddrizzatore a diodi D2.

Interruttore di attivazione a controllo di fase

Come affermato in precedenza, l'uso principale del diac è fornire una tensione di attivazione a qualche dispositivo come un triac per controllare un'apparecchiatura desiderata. Il circuito diac nella seguente implementazione è un processo di controllo di fase che può trovare molte applicazioni diverse da controllo del triac , in cui può essere necessaria un'uscita a impulsi a fase variabile.

La figura sopra mostra un tipico circuito di trigger diac. Questa configurazione regola fondamentalmente l'angolo di accensione del diac, e ciò si ottiene manipolando la rete di controllo di fase costruita attorno alle parti R1 R2 e C1.

I valori di resistenza e capacità qui forniti sono solo valori di riferimento. Per una frequenza specifica (generalmente la frequenza della linea di rete CA), R2 viene ottimizzato in modo che la tensione di break-over diac sia raggiunta in un istante che corrisponde al punto preferito nel semiciclo CA in cui è necessario che diac si accenda e fornire l'impulso di uscita.

Il diac che segue può continuare a ripetere questa attività durante ogni mezzo ciclo +/- AC. Alla fine, la fase viene decisa non solo da R1 R2 e C1, ma anche attraverso l'impedenza della sorgente CA e l'impedenza del circuito che il diac impostato attiva.

Per la maggior parte delle applicazioni, questo progetto di circuito diac sarà probabilmente utile per analizzare la fase della resistenza e della capacità diac, per conoscere l'efficienza del circuito.

La tabella seguente, ad esempio, illustra gli angoli di fase che possono corrispondere a diverse impostazioni della resistenza in conformità con la capacità di 0,25 µF nella figura sopra.

Le informazioni sono mostrate intese per 60 Hz. Ricordare che, come indicato nella tabella, quando la resistenza viene ridotta, l'impulso di trigger continua ad apparire nelle posizioni precedenti nel ciclo della tensione di alimentazione, il che fa sì che il diac si 'accenda' all'inizio del ciclo e rimanga acceso per molto più tempo. Poiché il circuito RC include resistenza in serie e capacità di shunt, la fase è, naturalmente, in ritardo che significa che l'impulso di trigger arriva dopo il ciclo della tensione di alimentazione all'interno del ciclo di tempo.