En este tutorial, aprenderá sobre un importante componente semiconductor llamado DIAC. Conozca su símbolo, estructura, funcionamiento, características de VI, aplicaciones y algunos ejemplos de circuitos.
descripción general
Tabla de contenido
introducción
Los DIAC se parecen mucho a los transistores, por lo que técnicamente se les llama transistores en lugar de tiristores. Sin embargo, juega un papel importante en los disparadores triac y otros circuitos basados en tiristores. Varios circuitos de disparo de puerta utilizan este dispositivo para mejorar la estabilidad del disparo y la inmunidad al ruido.
DIAC significa interruptor de CA DIodo. Es un dispositivo de conmutación bidireccional de 2 terminales. Para los diodos normales, estos terminales no se denominan ánodo ni cátodo. Esto indica que este dispositivo se puede utilizar en cualquier dirección.
El símbolo DIAC se muestra en la siguiente figura. Tiene dos flechas en ambas direcciones, lo que significa que conduce con cualquier polaridad de la tensión de alimentación. DIAC no tiene un terminal de control como puerta en el caso de un dispositivo de tiristores.
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construcción diaca
La estructura de un diac es similar a la de un transistor. Sin embargo, existen algunas diferencias entre los dos. Algunos de estos son
• La concentración de dopaje de todas las capas es la misma, pero el transistor tiene un emisor muy dopado, un colector ligeramente dopado y una base moderadamente dopada.
• Un transistor es un dispositivo de tres terminales, mientras que un diac es un dispositivo de dos terminales.
• Las tres áreas de diac son del mismo tamaño.
Los diacs se pueden fabricar en construcciones de 3, 4 o 5 capas. La construcción de tres capas se utiliza más comúnmente que otras construcciones. Los diacs de tres capas se pueden construir con estructuras PNP o NPN. En el formato PNP, dos terminales están conectados a una región P de silicio exterior separada por una región N. Esta estructura es la misma que la de un transistor PNP sin conexión de base.
Considere la estructura cristalina del PNP. Los terminales 1 y 2 están conectados a las capas exteriores de P1 y P2, respectivamente, separadas por N capas. Si el terminal T1 es positivo con respecto al terminal 2, la unión P1-N tendrá polarización directa y P2-N tendrá polarización inversa. Cuando se alcanza el voltaje de ruptura de P2-N, toda la estructura entra en modo de conducción y, por lo tanto, el diac conduce desde el terminal 1 al terminal 2. Sucede lo contrario si el terminal 2 es positivo respecto al terminal 1.
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Cómo funciona DIAC
Tan pronto como se aplica un voltaje de suministro positivo o negativo a través de los terminales del diac, solo una pequeña cantidad de corriente de fuga fluye a través del dispositivo. Por lo tanto, el dispositivo funciona en modo de bloqueo directo o inverso. Cuando el voltaje aplicado aumenta a un valor tal que iguala el voltaje de ruptura, se produce una ruptura por avalancha en la unión con polarización inversa.
Luego comienza a conducir y exhibe características de resistencia negativas donde la corriente aumenta a medida que disminuye el valor del voltaje aplicado. La caída de voltaje durante la conducción es muy pequeña y es la misma que la caída de voltaje en el estado encendido del diac. Una vez en modo de conducción, la corriente aumenta rápidamente. Por lo tanto, se conecta una resistencia en serie con el diac para operar de manera segura esta corriente de conducción en cualquier dirección.
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Características de VI DIAC
La siguiente figura muestra las características VI del DIAC, mostrando la corriente que fluye a través del DIAC versus el voltaje a través del DIAC. Siempre que el voltaje a través de él esté dentro del límite de ruptura de -VBO a +VBO, la resistencia ofrecida por el diac es muy alta.
Por lo tanto, aplicar un voltaje positivo por debajo de +VBO y un voltaje negativo por debajo de –VBO provocará que fluya una pequeña corriente de fuga a través del dispositivo, como se muestra en la figura. El área OA de la porción característica se convierte en el área de corte. En estas condiciones, diac se comporta como un interruptor abierto. Los voltajes +VBO y –VBO son los voltajes de ruptura, típicamente en el rango de 30 a 50 voltios.
Cuando el voltaje positivo o negativo aplicado excede su voltaje de ruptura respectivo, el diac comienza a conducir en el punto A en el diagrama anterior, lo que resulta en una caída de voltaje en el dispositivo de varios voltios. La parte AB representa la conducción diac.
Esta conducción continúa hasta que la corriente del dispositivo cae por debajo de su nivel de corriente de mantenimiento. En esta figura, se puede ver que los valores de corriente de mantenimiento y voltaje de ruptura son los mismos en las regiones de operación directa e inversa. Las características en el primer y tercer cuadrante representan condiciones de polarización directa e inversa del diac.
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solicitud
Esto se debe a que los triacs requieren un pulso de puerta positivo o negativo para volverse conductores. Puede activarse mediante un circuito de disparo resistivo simple, pero para un encendido más confiable y rápido, se usa un diac en serie con la compuerta.
Por lo tanto, DIAC se utiliza principalmente como dispositivo de activación para TRIAC. Actualmente existen en el mercado varios pares diac y triac compatibles que se pueden utilizar en una variedad de circuitos de control. Los DIAC se utilizan como dispositivos de activación en circuitos controlados por fase, como control de velocidad de motores, atenuadores y control térmico.
Ejemplo de circuito
circuito atenuador
El siguiente diagrama muestra el circuito del atenuador. Al usarlo, la energía suministrada a la lámpara se puede controlar sin problemas. El voltaje de puerta variable se genera mediante una disposición RC del terminal de puerta del triac. Cuando el dispositivo está apagado, la tasa de aumento de voltaje está limitada por la red de la serie R4-C1 a través del triac.
Cuando se aplica voltaje de entrada al circuito, c1 y c2 comienzan a cargarse a una velocidad determinada por la resistencia R2. Cuando el voltaje a través del capacitor c3 excede el voltaje de ruptura del diac, el diac se activa para comenzar a conducir. Luego, el condensador C3 comienza a descargarse a través del diac conductor hasta la puerta del triac.
Por lo tanto, el triac se enciende y la corriente fluye a través de la lámpara. Al variar la resistencia R2, se varía la velocidad de carga del condensador y se controla el voltaje al que se activa el triac en los semiciclos positivo y negativo de la entrada.
En el diagrama anterior, se muestran tanto el voltaje de suministro como el voltaje de carga. El ángulo de disparo del triac se puede variar hasta 180 grados. Por lo tanto, el voltaje de carga se controla desde el valor cero hasta el valor RMS máximo.
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circuito de control del calentador
El siguiente diagrama muestra el uso de diac como dispositivo activador para controlar suavemente el calor producido por el calentador. La operación de este circuito también es similar al circuito anterior. La combinación de LC a través del triac reduce la tasa de aumento de voltaje durante el apagado del triac.
Los semiciclos positivo y negativo del voltaje de entrada al calentador se controlan ajustando la resistencia R2. Todas las posiciones variables de R2 cuentan con un control suave colocando resistencias R4 en ambos extremos del diac.
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