ÖZEL YARI İLETKEN ELEMANLAR
VE UYGULAMALARI – 4:
Geçen sayımızda incelediğimiz SCR özellikle DC devrelerde güç
kontrolü için çok uygundur. SCR kullanarak AC güç kontrolü yapmak
iki kat daha fazla SCR gerektirmektedir.
TRIAC
Thyristör ailesinden olan TRIAC özellikle AC güç kontrolü için
yapılmış bir devre elemanıdır. Aşağıdaki şekilde bir TRIAC ın içi
yapısı ve sembolü görülmektedir.
Triac iç yapısına dikkat edilirse paralel bağlanmış iki SCR
şeklindedir.Gerçekte de SCR ile AC güç kontrolü yapılmak
istendiğinde iki SCR yi paralel bağlamak gereklidir. Kısaca aynı
kılıf içinde iki SCR olarak düşünebiliriz. Bu yapı özelliğinden bir
triac üzerinden geçen her iki yöndeki akımı kontrol edebilir.
Aşağıdaki şekilde bir triac ın V-I karakterristiği görülmektedir.
Şekle dikkat edilirse simetrik iki SCR karakteristiğidir.
Devrenin akım iletmesi şu şekilde olmaktadır.
Triacın A1(1 numaralı anod) ve A2
(2 numaralı anod) arasına bir AC akım uygulayalım. A1 pozitif,
A2 negatif olduğu zamanlarda kapıya (gate) pozitif bir pals
verildiğinde triacın A1 ucundan A2 ucuna doğru bir akım akacaktır.
Uygulanan AC akım sıfır volt olduğunda triac kendiliğinden akım
iletmeyi durduracak yani sönecektir. A2 pozitif A1 negatif olduğunda
ise kapıya negatif bir pals uygularsak akım bu kez A2 den A1 e doğru
akacak, A1 ve A2 uçlarına uygulanan gerilim sıfır volt olduğunda
triac kendiliğinden sönecektir. Triaclar örneğin A1 pozitif A2
negatif olduğunda kapısına negatif pals uygulandığında yada
A2 negatif A1 pozitif olduğunda kapısına pozitif pals
uygulandıklarında da ateşlenirler.
Triac ın Tetiklenme Durumları |
A1 ile A2 arasına uygulanan gerilim |
Kapı ile A2 arasına uygulana gerilim |
Çalışma Bölgesi |
Pozitif |
Pozitif |
I |
Pozitif |
Negatif |
I |
Negatif |
Pozitif |
II |
Negatif |
Negatif |
II |
Triacları ateşlenmesi ve ateşleme teknikleri SCR ile aynıdır.
Ateşleme için sadece bir potansiyometre kullanırsak AC sinyalin
pozitif bölümlerinde 0-900 derece arası ateşleme
yapabilir. Negatif bölümlerinde ise 2700 ile
3600 arasında ateşleme yapabilir. Ateşleme açısını daha
da arttırmak için kapı ile A2 arasına bir kondansatör ilave edilir.
Bu sayede yaklaşık 3600 dereceye kadar ateşleme
elde edilir. Ateşleme yöntemleri ile ilgili şekiller aşağıdadır.
Triaclar tam dalga güç kontrolünde yaygın olarak
kullanılmaktadır. Bir potansiyometre yardımı ile yük üzerinde
harcanan güç ayarlanabilir, Dimmer yada ışığı ayarlanabilir lambalar
veya sabit güç anahtarlaması solid relay (elektronik röle) örnek
olarak verilebilir. Özellikle solid relay yani elektronik röle
teorik olarak sonsuz ömre sahip olması ve hiç bakım gerektirmemesi
nedeni ile yaygın olarak endüstride kullanılmaktadır.
Triac uygulamalarında A1 ve A2 arasına uygulanan voltaj küçük
değerler ulaştığında triac kendiliğinden sönerek akım iletmeyi
keser. Yeniden iletime geçirmek için kapıya yeterli akım ve voltaj
sağlamak gereklidir. Buda triac üzerinden geçen akımda kesintiler
demektir. Bazı uygulamalarda bu istenen bir durum değildir. Triac
üzerinden geçen akımı teorik olarak sürekli hale getirmek yada
iletimde olmadığı süreyi en aza indirmek yada iletim açısını çok
geniş aralıkta değiştirebilmek için R (direnç), C (kondansatör) ve
neon yada DIAC içeren devreler kullanılır. Örneğin AC motor
hız kontrol devreleri buna bir örnek olarak verilebilir. Neon ile
DIAC karakteristikleri birbirine çok yakın ve DIAC bir yarı iletken
olduğu için günümüz devrelerinde DIAC tercih edilmektedir.
DIAC
Diac bir tost biçiminde PNP yarı iletkenlerinden yapılır. P
taraflarında birer bacağı vardır. Aşağıdaki şekilde bir diac ın iç
yapısı ve sembolü görülmektedir.
Diac´ın bacakları arasına negatif yada pozitif bir gerilim
uyguladığımız zaman içindeki PN parçalarından biri ters diğeri ise
doğru yönde bayaslanır. Ters bayaslanan PN parçasının üzerinden bir
miktar sızıntı akımı akmaya başlar. Diac üzerindeki gerilimi
arttırarak PN bağlantısının kırılma voltajın (breakdown) üzerine
çıkartırsak, ters bayaslı PN bağlantı kırılma bölgesine geçer. Bu
durumda Diac üzerinden geçen akım ani olarak yükselir ve Diac
negatif direnç özelliği gösterir. Diac´ın bu durumda çalışmasına ON
durumu adı verilir. Diac üzerindeki voltaj azaltıldığında yada
breakdown voltajını altına inildiğinde Diac üzerinden geçen akım
durur yani OFF durumuna geçer.
Diac içindeki katkı atomları P ve N maddeler içinde eşit oranda
olduğu için (hatırlarsanız PNP yapısına sahip BJT transistörlerde
PNP maddeleri farklı yoğunlukta katkı atomlarına sahipti) Diac´ın
bacaklarının yönü yoktur.
Diac, çoğunlukla Triac devrelerinde Tetikleme elemanı
olarak kullanılır. Aşağıda ki şekilde Triac ve Diac ile yapılan bir
faz kontrollü güç devresi görülmektedir.
Bu devrede C kondansatörü zerindeki gerilim Diac kırıla gerilimin
üzerine geçtiği zaman Diac ON durumuna geçerek Triac´ı tetikler. On
durumundaki Diac, triac için gerekli olan kapı akımını sağlar.
Triac´ın iletim açısı, Diac´ın devresinde bulunan R ve C nin zaman
sabitesi ile sağlanmaktadır.
Aşağıda ki devre bir önce ki devreye büyük benzerlik
göstermektedir. Aralarındaki fark, yük olarak endüktif bir yük olan
AC motor ile devreye ilave edilmiş olan C2 ve
R2 dir. Bilindiği gibi endüktif yüklerde akımla gerilim
arasında bir faz farkı vardır. Bu durumda yük üzerindeki gerim
sıfıra ulaşmadan üzerinden geçen akım sıfıra ulaşır, yani triac
üzerindeki gerilim daha yüksek iken üzerinden geçen akım sıfıra
ulaşır ve Triac OFF olur. Fakat bu seferde Triac üzerindeki gerilim
çok fazla olduğu için kendiliğinden ateşlenir. İstenmeyen bu durumu
ortadan kaldırmak için devreye R2 ve C2 ilave
edilmiştir. Bu RC devresi, devrede ki faz farkından dolayı oluşan
istenmeyen ateşlenmeleri ortadan kaldırır.
Bu ayda yazımızın sonuna geldik. Gazetemiz her gazete gibi yaz
tatili yapma lüksüne sahip olmadığı için yaz aylarında da devam
edecektir. Herkese iyi tatiller dilerim
Önümüzdeki ay görüşmek üzere.. |