DIAC ist ein Halbleiterbauelement mit drei Schichten und zwei Übergängen. Das Wort DIAC besteht aus zwei Teilen, DI und AC. Der DI steht für die Diode (oder zwei. Wie Di, Tri, Quad, Penta usw.) und AC steht für Wechselstrom. DIAC ist die Abkürzung für Diode für Wechselstrom .
Im folgenden Bild ist das DIAC-Symbol dargestellt.
Der DIAC ist eine Kombination von zwei parallelen Dioden, eine in Vorwärtsvorspannung und die andere in Rückwärtsvorspannungszustand in Bezug auf beide Seiten. DIAC ist eine speziell konstruierte Diode, die es ermöglicht, dass Strom in beide Richtungen fließt, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.
Eine weitere interessante Sache am DIAC ist, dass er aufgrund der nicht festgelegten Stromflussrichtung als bidirektionales Gerät betrachtet wird. DIAC hat nur zwei Anodenstifte und es sind keine Kathodenstifte vorhanden. Diese beiden Anodenanschlüsse werden häufig als Hauptanschluss 1 (MT1) und Hauptanschluss 2 (MT2) bezeichnet.
Bau des DIAC
Die DIAC-Konstruktion folgt der gleichen Regel wie eine typische Transistorkonstruktion ohne Basisanschluss. Wie oben erläutert, verfügt die DIAC-Konstruktion über zwei Hauptanschlüsse, MT1 und MT2. Die DIAC-Konstruktion verwendet zwei P-Materialien und drei N-Materialien ohne Gate-Anschluss.
In der obigen Abbildung sind drei Regionen vom N-Typ mit den Namen NA, NB und NC dargestellt.
Regionen vom P-Typ sind als PA und PB gezeigt. Wenn der MT1-Anschluss positiver als MT2 wurde, fließt der Strom in Richtung PA -> NB -> PB -> NC. Wenn die umgekehrte Situation eintritt, wurde der MT2-Anschluss positiver als der MT1 und der Strom fließt in Richtung PB -> NB -> PA -> NA.
Der DIAC leitet den Strom erst, wenn die Durchbruchspannung erreicht ist.
Während der Durchschlagsituationen tritt eine plötzliche Abnahme des Spannungsabfalls am DIAC auf und der Stromfluss steigt durch diesen an. Dieser Zustand wird als negativer dynamischer Widerstandsbereich bezeichnet. Die Leitung wird fortgesetzt, bis der Strom auf einen bestimmten Wert abfällt, der als Haltestrom bezeichnet wird. Unterhalb dieses Haltestroms wird der DIAC-Widerstand hoch und tritt in einen nichtleitenden Zustand ein.
Da DIAC ein bidirektionales Gerät ist, geschieht dies für beide Stromrichtungen.
DIAC-Kennlinie
In der obigen Abbildung ist die tatsächliche IV-Charakteristik von DIAC dargestellt. Die Kurve sieht aus wie das englische Wort Z. Der DIAC bleibt im nichtleitenden Zustand, bis die Durchbruchspannung erreicht ist. Die langsame Kurve vor der Geraden ist auf den Leckstrom zurückzuführen. Nach Erreichen der Durchbruchspannung tritt der DIAC in den niederohmigen Zustand ein und der Stromfluss durch die Diode wird schnell erhöht, was als gerade Linie dargestellt ist. Während des stromleitenden Zustands wird jedoch der Spannungsabfall über der Diode verringert, daher ist die Leitung nicht um 90 Grad perfekt.
DIAC-Anwendungen
Der DIAC wurde speziell entwickelt, um TRIAC oder einen SCR auszulösen. Wie oben diskutiert, geht der DIAC bei der Durchbruchspannung in Lawinenleitung. Aufgrund dessen weist die Vorrichtung negative Widerstandseigenschaften auf und der Spannungsabfall über ihr nimmt dramatisch ab, typischerweise auf etwa 5 Volt. Dies erzeugt einen Unterbrechungsstrom, der ausreicht, um einen TRIAC oder einen SCR einzuschalten oder auszulösen.
Der DIAC ist auch für symmetrische Triggeranwendungen anwendbar, da der DIAC in beide Richtungen leitet.
Die wichtigste Frage ist nun, warum wir DIAC benötigen, um einen TRIAC auszulösen.
TRIAC wird nicht symmetrisch ausgelöst und aus diesem Grund wird TRIAC für eine Polarität nicht mit dem gleichen Gate-Spannungspegel wie für die andere ausgelöst. Dies führt zu einem unerwünschten Ergebnis. Das unsymmetrische Zünden führt zu einer Stromwellenform, die eine größere Vielfalt von harmonischen Frequenzen aufweist, was zu unsicheren Möglichkeiten innerhalb des Stromkreises führt. Um sich von dieser Situation zu erholen und den Oberwellengehalt in einem Stromversorgungssystem zu verringern, wird DIAC in Reihe mit dem Gate eines TRIAC geschaltet.
Die grundlegende DIAC-Anwendung ist in der folgenden Abbildung dargestellt, in der der DIAC als Auslösegerät des TRIAC verwendet wird.
Der DIAC ist in Reihe mit dem Gate eines TRIAC geschaltet. Der DIAC lässt keinen Gate-Strom zu, bis die Auslösespannung in beide Richtungen einen bestimmten wiederholbaren Pegel erreicht hat. In diesem Fall ist der Zündpunkt des TRIAC von einem halben Zyklus zum nächsten halben Zyklus tendenziell konsistenter und verringert den gesamten Oberwellengehalt des Systems.
Praktisches Beispiel für DIAC
Sehen wir uns eine praktische Schaltung mit DIAC an. In der folgenden Schaltung wird ein DIAC verwendet, um eine LED zu blinken.
Der Aufbau ist recht einfach und besteht aus zwei 1N4007-Dioden, bei denen es sich um eine 1000-V-1A-Gleichrichterdiode und einen 47-uF-Kondensator mit mindestens 300 V handelt. Für den DIAC können DB3, DB4 oder NTE6408 verwendet werden. Zwei Widerstände von 20 k und 100 Ohm (½ Watt) werden zusammen mit einer blauen Standard-LED (3 V) verwendet.
Hier werden aus Sicherheitsgründen zwei Dioden verwendet, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Der Kondensator wird schnell von den Dioden aufgeladen. Sobald die geladene Spannung die Durchbruchspannung des DIAC erreicht, beginnt er zu leiten und die LED einzuschalten. Nach dem Einschalten der LED und während der Strom durch den DIAC fließt, nimmt der Spannungsabfall ab und der Kondensatorstern entlädt sich durch den Widerstand 20k.
Die Ein- und Ausschaltzeit der LED kann durch Ändern des Kondensatorwerts gesteuert werden.
Im Folgenden wird die Simulation in Proteus gezeigt.
Die Quadrac-Konstruktion
Quadrac ist ein spezieller Thyristortyp, der DIAC und TRIAC in einem einzigen Paket verwendet. In diesem Gerät wird DIAC verwendet, um den TRIAC intern auszulösen. Quadrac bietet eine breite Palette von Anwendungen wie Schalten, Temperaturmodulationssteuerung, Geschwindigkeitsregelung oder verschiedene Anwendungen im Zusammenhang mit Dimmern.