Диак и Сидак: Принципы работы и характеристики двунаправленных диодов.

Введение

Тип диода

Диак (DIAC – диод для переменного тока) – это диод, который начинает проводить электрический ток только после кратковременного достижения его напряжения пробоя, VBO. Могут использоваться трех-, четырех- и пятислойные структуры. Его поведение аналогично напряжению пробоя триака без управляющего электрода. При пробое внутренняя положительная обратная связь (импактная ионизация или обратная связь двух транзисторов) обеспечивает переход диода в область отрицательного динамического сопротивления, что приводит к резкому увеличению тока через диод и снижению падения напряжения на нем (обычно полное включение занимает от нескольких сотен наносекунд до микросекунд). Диод остается в проводящем состоянии, пока ток, протекающий через него, не опустится ниже значения, характерного для данного устройства, называемого током удержания, IH. Ниже этого порога диод возвращается в высокоомное, непроводящее состояние. Это поведение двунаправленное, то есть обычно одинаковое для обоих направлений тока. Большинство диак имеют трехслойную структуру с напряжением пробоя около 30 В и напряжением в открытом состоянии менее 3 В. Их поведение аналогично напряжениям зажигания и гашения неоновой лампы, но оно может быть более стабильным и происходит при более низких напряжениях. В отличие от некоторых других тиристоров, которые они обычно используются для запуска, например, TRIAC, диак не имеют управляющего или триггерного электрода. Некоторые TRIAC, такие как Quadrac, содержат встроенный диак, включенный последовательно с управляющим электродом TRIAC, для этой цели. Диак также называют «симметричными диодами запуска» из-за симметрии их вольт-амперной характеристики. Поскольку диак являются двунаправленными устройствами, их выводы не обозначаются как анод и катод, а как A1 и A2 или главный терминал MT1 и MT2.

Сидак

Кремниевый диод для переменного тока (SIDAC) – это менее распространенное устройство, электрически аналогичное DIAC, но, как правило, обладающее более высоким напряжением пробоя и большей токопропускной способностью. SIDAC является еще одним представителем семейства тиристоров. Также известен как SYDAC (силиконовый тиристор для переменного тока), двунаправленный тиристорный диод пробоя или, проще говоря, двунаправленный тиристорный диод, он технически определяется как двусторонний выключатель, управляемый напряжением. Его принцип работы схож с работой DIAC, но SIDAC всегда представляет собой пятислойное устройство с низким падением напряжения в проводящем состоянии, больше напоминающее TRIAC, управляемый напряжением, без управляющего электрода. В целом, SIDAC имеют более высокие напряжения пробоя и токопропускную способность, чем DIAC, поэтому их можно использовать непосредственно для коммутации, а не только для запуска другого коммутирующего устройства. Принцип работы SIDAC функционально аналогичен искровому промежутку, но не способен достигать его более высоких температурных характеристик. SIDAC остается в непроводящем состоянии, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит его номинальное напряжение пробоя. После перехода в проводящее состояние, проходя через область отрицательного динамического сопротивления, SIDAC продолжает проводить ток, независимо от напряжения, пока приложенный ток не опустится ниже его номинального тока удержания. В этот момент SIDAC возвращается в исходное непроводящее состояние, чтобы начать цикл заново. SIDAC редко используется в большинстве электронных устройств и относится к категории специальных компонентов. Однако, когда необходимо минимизировать количество компонентов, требуются простые генераторы релаксации, и когда напряжения слишком низки для практического использования искрового промежутка, SIDAC является незаменимым компонентом. Подобные устройства, хотя обычно не являются функциональными аналогами SIDAC, включают тиристорные устройства защиты от перенапряжений (TSPD), продаваемые под торговыми марками, такими как Trisil от STMicroelectronics и SIDACtor и его предшественник Surgector от Littelfuse. Они предназначены для выдерживания больших импульсных токов для подавления переходных перенапряжений. Во многих приложениях эту функцию теперь выполняют металлооксидные варисторы (MOV), особенно для подавления переходных напряжений в электросети.

A silicon diode for alternating current (SIDAC) is a less commonly used device, electrically similar to the DIAC, but having, in general, a higher breakover voltage and greater current handling capacity. The SIDAC is another member of the thyristor family. Also referred to as a SYDAC (silicon thyristor for alternating current), bi directional thyristor breakover diode, or more simply a bi directional thyristor diode, it is technically specified as a bilateral voltage triggered switch. Its operation is similar to that of the DIAC, but a SIDAC is always a five layer device with low voltage drop in latched conducting state, more like a voltage triggered TRIAC without a gate. In general, SIDACs have higher breakover voltages and current handling capacities than DIACs, so they can be directly used for switching and not just for triggering of another switching device. The operation of the SIDAC is functionally similar to that of a spark gap, but is unable to reach its higher temperature ratings. The SIDAC remains nonconducting until the applied voltage meets or exceeds its rated breakover voltage. Once entering this conductive state going through the negative dynamic resistance region, the SIDAC continues to conduct, regardless of voltage, until the applied current falls below its rated holding current. At this point, the SIDAC returns to its initial nonconductive state to begin the cycle once again. Somewhat uncommon in most electronics, the SIDAC is relegated to the status of a special purpose device. However, where part counts are to be kept low, simple relaxation oscillators are needed, and when the voltages are too low for practical operation of a spark gap, the SIDAC is an indispensable component. Similar devices, though usually not functionally interchangeable with SIDACs, are the thyristor surge protection device (TSPD) sold under trademarks like Trisil by STMicroelectronics and SIDACtor and its predecessor Surgector by Littelfuse. These are designed to tolerate large surge currents for the suppression of overvoltage transients. In many applications this function is now served by metal oxide varistors (MOVs), particularly for trapping voltage transients on the power mains.

Приложения

ДИАКи и СИДАКи часто используются для формирования импульса после того, как конденсатор зарядится до напряжения пробоя, обеспечивая как регулируемую задержку, определяемую заряжающим резистором, так и фиксированную энергию импульса, определяемую конденсатором и напряжением пробоя. Это часто применяется в простых схемах управления фазовым углом для диммеров ламп переменного тока и регуляторов скорости двигателей. Они также могут использоваться для обнаружения аварийных перенапряжений и реализации функции "шунтирования" для включения предохранителя или блокирующей сигнализации, которую можно сбросить только отключением питания.