Как проверить симисторПолупроводниковые элементы получили широкое применение в радиоэлектронике при создании различных устройств. Одним из самых простых полупроводников является диод, но при заметном росте научного прогресса стали расширяться области применения полупроводниковых приборов.

Симистор — полупроводниковый прибор, получивший широкое применение в изготовлении техники и различных бытовых приборов с электронным управлением.

Принципы работы и виды симисторов

Симистор, или триак, — это один из подвидов тиристоров, отличающийся большим количеством p-n переходов, и применяется для схем устройств, имеющих электронное управление.

Для понимания принципа работы симистора необходимо ознакомиться с простыми полупроводниковыми устройствами. Начать необходимо с простого и постепенно перейти к более сложному.

Полупроводниковый диод является простейшим полупроводниковым прибором, состоящим из одного p-n перехода. Выводы диода называются анодом и катодом.

При подключении полупроводникового элемента в цепь электрический ток проходит через катод и воздействует на него. Из курса физики известно, что ток, проходящий через проводник, оказывает на него тепловое действие. После нагрева катод начинает испускать электроны (электрон имеет отрицательный заряд). Анод обладает положительным потенциалом и начинает притягивать отрицательно заряженные частицы (электроны) к себе. Вследствие этого явления образуется эмиссионное поле, служащее причиной возникновения тока. Этот ток называется эмиссионным током.

Между анодом и катодом происходит генерация пространственного заряда с отрицательной составляющей, который мешает движению электронов к аноду. Если положительный заряд на аноде очень мал, то электроны не могут преодолеть генерируемое поле и часть из них возвращается к катоду (катодный ток). Все электроны, достигшие анода, определяют параметр анодного тока. Этот показатель напрямую зависит от потенциала на аноде.

В некоторых случая анодный или катодный токи могут быть равны нулю, что свидетельствует об отрицательном потенциале анода и положительном заряде катода соответственно (радиодеталь находиться в запертом состоянии). Для подробного понимания принципа работы диода необходимо знать его устройство.

Катод и анод называют еще кристаллом n-p типа. Этот кристалл изготавливается преимущественно из кремния или германия. Одна из его частей имеет проводимость по p-типу (имеет искусственный недостаток электронов), а другая имеет избыток электронов с проводимостью по n-типу. Между кристаллами имеется граница (p-n переход). Благодаря такой конструкции ток через диод может пройти только в одном направлении.

Основным отличием симистора от тиристора является иллюстрация примера с обыкновенной дверью. Дверь открывается — ток проходит, а закрывается — он не может пройти. Дверь может быть либо закрыта, либо открыта. Ток тиристора проходит только в одном направлении. При наличии у полупроводникового прибора пяти p-n переходов и управляющего электрода (УЭ), он способен пропускать ток в двух направлениях (прямом и обратном).

Структурная схема симистора:

Структурная схема кристалла симистораПолупроводниковые слои симистора напоминают переход транзистора (p-n-p), но имеют 3-и дополнительные n-области проводимости. Расположенные области у катода и анода и есть 4-й слой полупроводникового слоя. Пятая область слоя находится возле УЭ. Работа симистора основана на более сложных процессах, чем у тиристора. Разделение 4-ого слоя симистора не является случайным и при направлении движения токав одном направлении анод и катод выполняют определенные свои функции.

Читайте также:  Что такое споттер, как им пользоваться и как сделать своими руками

Если происходит обратное направление, то они меняются местами. Симистор представляет собой 2 тиристора, которые включены встречно и параллельно:

Достоинства и недостатки триаков

На УЭ подается сигнал, который называется отпирающим. Если анод прибора имеет положительный потенциал, а катод — отрицательный, ток течет согласно рисунку 2 через левый тиристор. Если полярность напряжения или разности потенциалов поменять, то включится в работу правый тиристор. Управляющий электрод (5 полупроводниковый слой) направляет сигнал управления в зависимости от тока и его фазы на соответствующий тиристор. Еще один пример вращающейся двери, которая применяется на предприятиях. Она открывается в любую сторону. Это подтверждено вольт-амперной характеристикой (ВАХ) симистора:

Пример вольт-амперной характеристики сисмистораВАХ, состоящая из двух кривых, которые повернуты на 180 градусов. Их форма похожа на ВАХ динистора с областью, легко преодолеваемой при подаче отпирающего напряжения на управляющий электрод. Именно из-за симметричной ВАХ он и получил название СИМИСТОР.

Обозначения на ВАХ: А и В — закрытое и открытое состояния соответственно; Udrm (Uпр) и Urrm (Uоб) — максимальное допустимое значение напряжение при прямом и обратном включениях соответственно; Idrm (Iпр) и Irrm (Iоб) — прямой и обратный токи.

Главным достоинством симистора необходимо считать его конструктивную особенность, а именно, в корпусе расположили 2 тиристора. Это позволяет управлять цепью переменного и постоянного тока. Один тиристор может управлять цепью постоянного тока. Для управления цепями напряжения переменного тока необходимо 2 тиристора и отдельный источник для каждого прибора. Это не слишком удобно, но главный минус — тиристоры будут работать только наполовину мощности. Сфера применения симметричных тиристоров разнообразна:

  1. Диммеры (регулировка освещения).
  2. Различный строительный инструмент (дрели, перфораторы и так далее).
  3. Нагреватели на электрической основе с регулировкой (плиты и печи).
  4. Компрессоры, применяемые в кондиционерах и холодильниках.
  5. Бытовая техника (пылесос, фен, стиральная машинка и другие).
  6. В промышленности разных отраслей (освещение, плавный запуск двигателей и так далее).
  7. Усовершенствование бытовых приборов (чайник).

Достоинства и недостатки триаков

Нужно отметить, что симистор является видом тиристора, следовательно, основным отличием являются параметры УЭ. Триаки классифицируются по видам и отличия состоят в различном исполнении и характеристиках:

  1. Конструктивное исполнение (распиновка, цоколевка).
  2. Ток перегрузки.
  3. Параметры управляющего электрода.
  4. Прямые и обратные токи и напряжения (600bw и 600е — на напряжение 600 В).
  5. Электрической нагрузке: силовые и обыкновенные (bta06, ку202г).
  6. Ток затвора.
  7. Скорость переключения (dv/dt).
  8. Изготовитель: импортные не требуют предварительно настройки, отечественные нужно настраивать путем внедрения в схему дополнительных элементов.
  9. Уровень изоляции корпуса (bta16).
  10. Мощность (btb16).
Читайте также:  Как сделать лазер из dvd привода своими руками

К основным достоинствам симметричных тиристоров нужно отнести следующие: низкая стоимость, длительный срок применения, не издают помехи (нет механических контактов), надежность.

Недостатки триаков: использование радиатора для отвода тепла, влияние шумов и различного рода помех, невозможность использования при высоких частотах переключения.

Для избежания влияния помех необходимо производить шунтирование прибора RC-цепью:

Шунтирование симистора RC-цепочкой и повышение помехозащищенностиВеличина сопротивления резистора должна быть от 50 до 470 Ом, а емкость конденсатора необходимо подобрать от 0,01 до 0,1 мкФ. Эти величины подбираются в зависимости от характеристик триака или экспериментальным путем.

Основные характеристики

Симисторы бывают отечественные и импортные, следовательно, для понимания сферы применения нужно рассмотреть его основные характеристики на примере КУ208Г (аналог КУ202Н). Этот вид до сих пор применяется в радиоэлектронике и, благодаря его отличным характеристикам и низкой цене, его можно использовать практически во всех устройствах с регулируемыми параметрами в качестве основного или аналога импортным моделям.Основные характеристики:

  1. Максимальное обратное и импульсное напряжения: 400 В (применение в сети 220 В).
  2. Максимальный ток открытого состояния в нормальном и импульсных режимах работы: 5А и 10 А соответственно.
  3. Минимальный ток открытия: 300 мА при 2,5 В.
  4. Значение минимального импульсного тока: 160 мА при 5 В.
  5. Время включения и отключения: 10 мкс и 150 мкс соответственно.

Необходимо учесть и длину провода, идущего к УЭ, которая должна быть минимальной. Шунтирование производится между выводом Т1 и управляющим электродом (схема 1).

Среди достойных импортных аналогов можно выделить симисторы с изолируемым корпусом фирмы ON Semiconductor. Диапазон максимальных токов от 0,6 А до 16 А. Благодаря управлению от низковольтных логических выходов они применяются в более сложных устройствах с микроконтроллерами.

Мощные и высоковольтные симисторы: 600bw, acs1086s, вт136, z3m, bt134, 700bw, 600e, bta08, bt137, 800cw, вта41600в, zo607, вта16, вт134, вт137, 600c, btb12, z7m, m2lz47.

Одной из разновидностей симистора является его перспективная модель, называемая оптосимистором. В корпусе этого прибора находится не управляющий вывод, а светодиод. Управление осуществляется при изменении значения напряжения на светодиоде.

Выводы N/C и NC не задействуются в различных схемах подключения. Между управлением и силовой частью осуществляется полная гальваническая развязка, благодаря чему и происходит повышение электрической безопасности и надежности.

Одной из значимых характеристик является dv/dt. Она показывает максимально допустимую величину, благодаря которой самопроизвольное включение триака не происходит. Существенный недостаток симистора является возникновение эффекта dv/dt, возникающий при высокой скорости изменения коммутируемого напряжения. Представляет собой самопроизвольное включение триака. Для устранения этого недостатка применяют демпфирующую RC-цепочку, параллельную выходу каскада (ключевой). Схема с переключением по нулевому уровню и защитой:

Специализированные схемы проверки триака своими руками

Причины эффекта dv/dt: импульсные помехи или выбросы U (напряжения) при коммутации ключа.

Нужно обратить внимание на работу симистора при активной и индуктивных нагрузках. При активной ток, протекающий через триак, совпадает по фазе с напряжением на выходе. При индуктивной эта разница равна определенному значению:

Читайте также:  Электроды с рутиловым покрытием: марки и применение

Как проверить тиристор ку202н мультиметром

Из-за этого коэффициента напряжение в моменты переключение не равно 0 (причина возникновения выбросов напряжения). При этом даже при выключенном триаке, который работает на индуктивную нагрузку, возможно превышение dv/dt и прибор может выйти из строя. В целях безопасности необходимо применять RC-цепочку, варистор, защитные ограничительные диоды.

Проверка в схемах

Очень часто при выходе из строя какого-либо устройства необходимо прозвонить элементы всей схемы на исправность и при необходимости заменить. Необязательно выпаивать симистор из схемы. Алгоритм похож на проверку тиристора мультиметром.

Как проверить тиристор ку202н мультиметром: для этого необходимо освободить управляющий электрод. Как проверить симистор мультиметром не выпаивая: достаточно освободить управляющий электрод и произвести измерения мультиметром. Алгоритмы проверок идентичны, но такой способ неточен. Для проверки симистора нельзя использовать обыкновенный мультиметр, так как ток измерительного прибора не сможет открыть триак. Существуют такие варианты проверки полупроводникового симметричного тиристора:

  1. Применение стрелочного тестера или омметра, потому что их сила тока способна открыть симистор.
  2. Собрать специальную схему для проверки.

При наличии стрелочного омметра проверить триак не так уж сложно. Нужно найти справочную информацию о соответствующем симисторе. Примерный алгоритм проверки:

  1. Подключить щупы прибора к T1 и T2.
  2. Установить кратность на измерительном приборе х1.
  3. При бесконечном сопротивлении деталь исправна, а при коротком или каким-либо показаниям — пробита.
  4. При положительном результате пункта 3 соединить выводы Т2 и управляющий и сопротивление падает до 20-90 Ом.
  5. Сменить полярность прибора (поменять измерительные щупы местами) и повторить пункты 3 и 4.

Но этот метод не всегда дает точный результат. Для точного определения работоспособности детали нужно применить специальные схемы проверки. Самый простой способ использовать лампу накаливания и батарейку:

Виды симисторов

Для профессиональной проверки симистора нужно использовать схему:

Проверка тиристора

Перечень деталей схемы: трансформатор с двумя независимыми обмотками на 12 В; резистор R1 на 51 Ом; конденсаторы С1 и С2: 1000 мк на 16 В; диоды 1N4007 или любой аналог и лампа накаливания: 12 В и 0,5 А.

Для проверки триака установить переключатели согласно схеме; нажать на SB1 и триак открывается (загорается лампа); нажать SB2 и лампа должна погаснуть (симистор закрылся); изменить режим SA1 и нажать SB1 при этом лампа загорается; произвести переключение SA2 и нажать SB1 и, затем изменить положение SA2 и повторно нажать SB1 — индикатор включится при попадании минуса на затвор.

Симисторы широко применяются в регулируемых устройствах. В случае выхода из строя триак достаточно легко проверить при помощи стрелочного омметра или тестера, но этот метод менее точен. Для более точного выявления неисправного прибора необходимо проверить его работу в схеме, которую несложно собрать своими руками.