دانلود مقاله ترایاک

ترایاک : ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید.

این قطعه نیز 3 پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند.

ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفی میتوان پالس های تحریک مثبت و منفی را به گیت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج سیگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تریستور میتوان مورد استفاده قرار داد.

روشن و خاموش شدن تریستور و ترایاک با سرعت بسیار زیادی صورت میپذیرد در نتیجه پالسهای گذرای بسیار کوتاهی ایجاد میشود ٬ که ممکن است مسافت بسیار زیادی را در طول سیم طی کنند.برای جلوگیری از ایجاد چنین نویزهایی ٬ معمولا استفاده از نوعی فیلتر LC ضروری خواهد بود.

این المان الکترونیک صنعتی نیز مانند تریستور دارای پایه کنترلی جهت راه اندازی و دوپایه دیگر به نامهای آند یک و آند دو است.در حالت کلی می توان گفت با تحریک گیت نسبت به یکی از پایه های آند،ترایاک تحریک شده و وصل می شود شکل زیر شمای فنی این المان و همچنین مشخصه ولت آمپر آن را نشان می دهد این قطعه دو جهته هدایت دارد.لذا در مدارهایی که نیاز به کنترل بیشتری بر زاویه آتش داریم این المان مناسب است.پس بر خلاف تریستور هم در نیم سیکل منفی و هم در نیم سیکل مثبت هدایت خواهد داشت.البته به شرط اینکه گیت به درستی تحریک شود.

ساده ترین کاربرد این المان به عنوان یک دیمر است.دیمر مدار تغییر دهنده روشنایی یک لامپ است.گرچه به این مدار میتوان یک رگولاتور ولتاژ نیز گفت در این مدار با تغییر مقدار پتانسیومتر میزان ثابت زمانی شارژ خازن c3 تغییر کرده و در نتیجه زمانی که میبایست دیاک وصل شده تا ترایاک روشن شود تغییر کند و بدین ترتیب زاویه آتش ترایاک در نیم سیکل مثبت و منفی عوض شود.

شکل زیر نحوه برش شکل موجها بر حسب زاویه آتش 90 درجه را نشان می دهد.

دیاک : دیاک عنصری دوپایه است و مشابه ترانزیستوری است که بیس ندارد.

از هر دو طرف (بایاس مستقیم و معکوس ) جریان را عبور می دهد و روشن شدن آن بستگی به ولتاژ آستانه تعریف شده ( یا شکست ) دارد.

دیاک درتولید پالس بکار برده می شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند.

تریستور تریستور که از خانواده نیمه هادی هاست در سال 1960 به بازار آمد و از آن زمان تا کنون در حال تکمیل شدن است.

مسایل اصلی در تریستور که همواره در حال تکمیل و توسعه بوده است، عبارتند از تحمل ولتاژ معک.س زیاد، سرعت کموتاسیون ( سرعت روشن و خاموش شدن) و تحمل عبور جریان های قوی می باشد.

تریستور ها عناصر نیمه هادی و حالتی هستند که فقط در یکی از دو حالت قطع و وصل می توانند قرار گیرند.

نام دیگر تریستور S.C.R یا یکسو کننده کنترل شده سیلکونی می باشد که در واقع از چهار لایه نیمه هادی PNPN تشکیلا یافته استو سه الکترود با نام های آند و کاتد و گیت دارد.

مشخصه ولت آمپر تریستور: در مشخصه فوق: 1) ناحیه وصل.

در این قسمت تریستور همانند یک نمیه هادی معمولی که در حالت مستقیم تغذیه شده است عمل می کند.یعنی ولتاژ نسبتاً کوچکی حدود 1 ولت بین دو ترمینال آند و کاتد افت می کند و جریان آند و کاتد بوسیله مقاومت مدار خارجی محدود می شود.

2) حالت قطع مستقیم متفاوت از دیود های معمولی بوده و در مشخصه دیودهای نمیه هادی مشاهده نمی شود.

در این ناحیه با وجود اینکه ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت است ولی جریان بسیار کوچکی (حدود میکرو آمپر) از دیود عبور می کند و دیود در حالت قطع قرار دارد.

حال اگر آند را مثبتتر کنیم ، بحالتی می رسیم که دفعتاً جریان زیادی بین آند و کاتد برقرار می شود.

یعنی تریستور به حالت وصل میرود.

این ولتاژ به ولتاژ عبور (Vbo) موسوم است.

البته این مربوط به حالتی است که گیت باز باشد.

3) این ناحیه مثل ناحیه کار معکوس دیود است.

یعنی جریان کوچکی که در اکثر موارد قابل صرف نظر است، بین دو ترمینال اند و کاتد برقرار می شود و تمام ولتاژ خارجی برروی این دو ترمینتل قرار می گیرد.

اگر ولتاژ معکوس را افزایش دهیم بحالتی میرسیم که چپیوند های نیمه هادی های تشکیل دهنده شکسته می شود و جریان زیآدی برقرار شده و دیود می شوزدو این به ولتاژ شکست (Vbr) موسوم است.

اگر ترمینال گیت را با ولتاژ مثبت کوچکی نسبت به کاتد تغذیه کنیم جریانی بین گیت و کاتد برقرار شده و با افزایش ولتاژ مستقیم آند و کاتد این بار ملاحظه میکنیم که تریشتور با ولتاژ مستقیم کوچکتری بحالت وصل خواهد رفت.

یعنی ولتاژ Break Over کاهش می یابد.

افزایش بیشتر جرینم گیت باعث کاهش بیشتر ولتاژ BREAK OVER می شود تا جائیکه تریستور بصورت یک دیود معمولی در آید ی,نی با ولتاژ حدود چند ولت بحالت مستقیم برود.

دیود مقدمه دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند.

این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود.

از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید.

مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.6 ولت می‌‌باشد.

ولتاژ معکوس هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد.

این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد.

اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد.

به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد.

دسته بندی دیودها در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode) محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند.

این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد.

این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود.

ایده اصلی از سال 2003 که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد.

تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.

دیود پیوندی دید کلی دیود یک قطعه ‌الکترونیکی است که ‌از به هم چسباندن دو نوع ماده n و p (هر دو از یک جنس ، سیلیسیم یا ژرمانیم) ساخته می‌شود.

چون دیود یک قطعه دو پایانه ‌است، اعمال ولتاژ در دو سر پایانه‌هایش سه حالت را پیش می‌آورد.

دیود بی بایاس یا بدون تغذیه که ولتاژ دو سر دیود برابر صفر است و جریان خالص بار در هر جهت برابر صفر است.

بایاس مستقیم یا تغذیه مستقیم که ولتاژ دو سر دیود بزرگتر از صفر است که ‌الکترونها را در ماده n و حفره‌ها را در ماده p تحت فشار قرار می‌دهد تا یونهای مرزی با یکدیگر ترکیب شده و عرض ناحیه تهی کاهش یابد.

(گرایش مستقیم دیود) تغذیه یا بایاس معکوس که ولتاژ دو سر دیود کوچکتر از صفر است، یعنی ولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می‌شود که قطب مثبت آن به ماده n و قطب منفی آن به ماده p وصل گردد و به علت کشیده شدن یونها به کناره عرض ناحیه تهی افزایش می‌یابد (گرایش معکوس دیود).

انواع دیودهای پیوندی دیودهای نور گسل در دیودی که بایاس مستقیم دارد، الکترونهای نوار رسانش از پیوندگاه عبور کرده و به داخل حفره‌ها می‌افتند.

این الکترونها به هنگام صعود به نوار رسانش انرژی دریافت کرده بودند که به هنگام برگشت به نوار ظرفیت انرژی دریافتی را مجددا تابش می‌کنند.

در دیودهای یکسوساز این انرژی به صورت گرما پس داده می‌شود، ولی دیودهای نور گسل LED این انرژی را به صورت فوتون تابش می‌کنند.

فوتودیودها انرژی گرمایی باعث تولید حامل‌های اقلیتی‌ در دیود می‌گردد.

با افزایش دما جریان دیود در بایس معکوس افزایش می‌یابد.

انرژی نوری هم همانند انرژی گرمایی باعث بوجود آمدن حاملهای اقلیتی ‌می‌گردد.

کارخانه‌های سازنده با تعبیه روزنه‌ای کوچک برای تابش نور به پیوندگاه دیودهایی را می‌سازند که فوتودیود نامیده می‌شوند.

وقتی نور خارجی به پیوندگاه یک فوتودیود که بایس مستقیم دارد فرود آید، زوجهای الکترون _ حفره در داخل لایه تهی بوجود می‌آیند.

هرچه نور شدیدتر باشد، مقدار حاملهای اقلیتی ‌نوری افزایش یافته، در نتیجه جریان معکوس بزرگتر می‌شود.

به ‌این دلیل فوتودیودها را آشکارسازهای نوری گویند.

وراکتور نواحی p و n در دو طرف لایه تهی را می‌توان مانند یک خازن تخت موازی در نظر گرفت، ظرفیت این خازن تخت موازی را ظرفیت خازن انتقال یا ظرفیت پیوندگاه گویند.

ظرفیت خازن انتقال CT هر دیود با افزایش ولتاژ معکوس کاهش می‌یابد.

دیودهای سیلسیم که برای این اثر ظرفیتی طراحی و بهینه شده‌اند، دیود با ظرفیت متغییر یا وارکتور نام دارند.

وراکتور موازی با یک القاگر تشکیل یک مدار تشدید را می‌دهد که با تغییر ولتاژ معکوس وراکتور می‌توانیم فرکانس تشدید را تغییر بدهیم.

دیودهای شاتکی دیود شاتکی یک وسیله تک‌قطبی است که در آن به جای استفاده ‌از دو نوع نیمه ‌هادی p و n متصل به هم ، معمولا از یک نوع نیم ‌هادی سیلیسیم نوع n با یک اتصال فلزی مانند طلا – نقره یا پلاتین استفاده می‌شود.

در هر دو ماده ‌الکترون حامل اکثریت را تشکیل می‌دهد.

وقتی که دو ماده به هم متصل می‌شوند، الکترونها در ماده سیلیسیم نوع n فورا به داخل فلز نفوذ می‌کنند و یک جریان سنگینی از بارهای اکثریت بوجود می‌آید.

دیود شاتکی لایه تهی ذخیره بار ندارد.

کاربرد این دیود در فرکانس‌های خیلی بالاست.

دیودهای زنر این دیود سیلیسیم برای کار در ناحیه شکست طراحی و بهینه شده است، گاهی آن را دیود شکست هم می‌گویند.

با تغییر میزان آلایش ، کارخانه‌های سازنده می‌توانند دیودهای زنری بسازند که ولتاژ شکست آنها از دو تا دویست ولت تغییر کند.

با اعمال ولتاژ معکوس که ‌از ولتاژ شکست زنر بگذرد، وسیله‌ای خواهیم داشت که مانند یک منبع ولتاژ ثابت عمل می‌کند.

وقتی غلظت آلایش در دیود خیلی زیاد باشد، لایه تهی بسیار باریک می‌شود.

میدان الکتریکی در لایه تهی بسیار شدید است.

میدان چنان شدید است که ‌الکترونها را از مدارهای ظرفیت خارج می‌کند.

ایجاد الکترونهای آزاد به ‌این روش را شکست زنر می‌نامیم.

کاربردها قطعات پیوندی p - n در صنعت الکترونیک از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.

به عنوان مثال دیودهای نور افشان LED در نمایشگرهای دیجیتالی و گسیلنده‌های نور قرمز GaAs و InP بویژه برای سیستمهای مخابرات نوری مناسب هستند.

آرایش لیزر نیم رسانا ، آشکارساز نوری را می‌توان در سیستم دیسک فشرده برای خواندن اطلاعات دیجیتال از دیسک چرخان مورد استفاده قرار داد.

کاربرد بسیار مهم پیوندها به عنوان باتری‌های خورشیدی است که ‌انرژی نوری جذب شده را به انرژی ‌الکتریکی مفید تبدیل می‌کنند.

دیودهای با ظرفیت متغیر در تولید رمونی‌ها ، مخرب فرکانس‌های مایکروویو و فیلترهای فعال است.

دیودهای زنر به عنوان مرجع در مدارهایی که نیازمند مقدار معینی از ولتاژ هستند، استفاده می‌شوند.

دیود تونلی دیدکلی دیود تونلی یک قطعه پیوندی p-n است که بر اساس تونل زنی مکانیک کوانتومی الکترونها از درون سد پتانسیل پیوند عمل می‌کند.

چگونگی تونل زنی برای جریان معکوس در اصل اثر زنر است، هر چند مقدار