Симистор (симметричный тиристор)

Большинство полупроводниковых приборов созданы на переходах или слоях (n-p, p-n). Полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя. У транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А если добавить ещё один слой, то получается четырёхслойный полупроводниковый прибор – тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор (от симметричный тиристор).

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current). Вот так симистор изображается в электронных схемах:

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой g (от англ. слова gate – “затвор”). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах. >>>

Следует однако отметить, что симистор управляется несколько по другому нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод то электроды симистора так охарактеризовать нельзя поскольку каждый электрод является и анодом и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае изменяя управляющее напряжение мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре так называемых сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор как электронный выключатель или реле то его достоинства неоспоримы:

• Невысокая стоимость.
• По сравнению с электромеханическими приборами большой срок службы.
• Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

• Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.
• Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.
• Реагирует на внешние электромеханические помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора KU 208 g. Будучи разработан и выпущен достаточно давно он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

• Максимальное обратное напряжение – 400 V. Это означает,что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220 V и ещё с запасом.
• В импульсном режиме напряжение точно такое же.
• Максимальный ток в открытом состоянии – 5 А.
• Максимальный ток в импульсном режиме – 10 А.
• Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.
• Наименьший импульсный ток – 160 мА.
• Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.
• Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.
• Время включения – 10 мкс.
• Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор

Современная и перспективная разновидность симистора это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3033	Устройство оптосимисторов

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как “не подключайте”.

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.