Diac



diac.jpg
Kuva 1. Diac BR100

Diac (Diode Alternating Current switch) on nimensä mukaisesti yleisimmin vaihtovirtakäyttöön tarkoitettu puolijohteilla toteutettu kytkinkomponentti. Toisin kuin diodit normaalisti diac toimii molempiin suuntiin, eli se voidaan saada johtamaan molempien puolijaksojen aikana. Diacin ominaiskäyrän symmetrisyydestä johtuen niitä saatetaan toisinaan kutsua myös symmetrisiksi liipaisindiodeiksi (symmetrical trigger diode).

Rakenne

Diacin voidaan ajatella olevan perusrankenteeltaan puolijohteista valmistettu nelikerroksinen tyristori, jolla ei kuitenkaan ole tavallisten tyristorien tapaan hilayhteyttä. Kyseistä rakennetta voikin parhaiten kuvailla ajattelemalla diacia kahtena Shockley-diodina (Kuva 2.), jotka on liitetty yhteen rinnakkain mutta vastakkaisiin suuntiin.(Kuva 3.)[1] Diac eroaa tavallisista tyristoreista ja yksittäisestä Shockley-diodista rakenteeltaan myös siksi, että johtuen diacin ominaisuudesta toimia molempiin suuntiin, sen terminaalit toimivat niin anodeina kuin katodeinakin riippuen jännitteen polariteetista. Näin ollen diacilla ei ole erikseen määrättyjä anodia ja katodia vaan sen terminaaleja kutsutaan yleisesti T1:ksi (Terminal 1) ja T2:ksi (Terminal 2).[2]
shockley_piirros.jpg
Kuva 1. Shockley-diodi

diac_piirros2.jpg
Kuva 2. Diacin kytkentäkaaviomerkintä

Toiminta

DC-jännitteellä diac käyttäytyy Shockley-diodin tapaan jännitteen suuruuden mukaan toimivana on/off-kytkimenä. [3] Vaihtovirralla sen käyttäytyminen kuitenkin muuttuu ja tuo esiin diacin tärkeimmän ominaisuuden; Pienillä jännitteillä diacin läpi ei kulje lainkaan virtaa mutta, kun jännitettä kasvatetaan niin paljon, että se ylittää tietyn jännitetason - liipaisujännitteen (break-over voltage) - diacin vastus romahtaa ja se alkaa johtaa (breakdown). Tämän jälkeen diac jatkaa virran johtamista niin kauan kunnes virran suuruus laskee alle pitovirraksi (holding current) kutsutun tason, minkä jälkeen diacin vastus kasvaa jälleen suureksi ja se lopettaa johtamisen. Virran saamiseksi pitovirran alapuolelle on diacille tulevan käyttöjännitteen kuitenkin laskettava huomattavasti alhaisemmaksi kuin mitä liipaisuun vaadittu jännite oli. Tämä johtuu siitä, että diacin alettua johtaa se menee saturaatiotilaan, jolloin se tarvitsee vain vähäisen jännitteen johtavuuden säilyttämiseen.(Kuva 3.)
Vaihtovirran tapauksessa tämä tarkoittaa sitä, että jokaisen puolijakson aikana diac kytkeytyy ensin päälle jännitteen saavuttaessa liipaisujännitteen ja sitten pois päältä puolijakson lopussa. Koska kyseessä on molempiin suuntiin samalla tavoin toimiva komponentti, on virran käyttäytyminen täten jota kuinkin symmetristä molemmilla puolijaksoilla. Tyypillisesti diacin liipaisujännitteet ovat välillä 30 V - 35 V.[4] [5]
diac_virta.jpg
Kuva 4. Esitys diacin virran käyttäytymisestä suhteessa käyttöjännitteeseen

Käyttö

Diacin synnyttämää virtasykästä käytetään yleisimmin toisen kaksisuuntaisen tyristorin eli triacin liipaisemiseen, minkä takia diacia sanotaankin toisinaan kaksisuuntaiseksi liipaisudiodiksi (bidirectional trigger diode).[6] Syy tähän käyttötarkoitukseen on se, että triac itsessään liipaisee epätasaisesti puolijakson vaihtuessa toiseen, johtuen komponentin puolien hieman toisistaa eroavasta rakenteesta. Tämä saattaa johtaa ylimääräisten harmonioiden syntyyn, mikä tehojärjestelmien tapauksessa on ei-toivottua. Mutta, koska diac, kuten aiemmin todettua, käyttäyy symmetrisesti molemmilla puolijaksoilla, voidaan triacin liipaisua saada tasaisemmaksi kytkemällä diac sarjaan sen hilan kanssa. Yleisimmin diacin voikin löytää samoista kytkennöistä kuin triacinkin kuten valonhimmentimistä tai loisteputken sytytyspiireistä.[7]
diac_tikku.jpg
Kuva 5.

  1. ^ http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_7/4.html
  2. ^ http://www.play-hookey.com/semiconductors/diac_triac.html
  3. ^ http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_7/4.html
  4. ^ Storey, Neil, Electronics A Systems Approach 3rd Edition, Kustannusyhtiö Pearson Education Limited, Englanti, 2006
  5. ^ http://www.electronics-radio.com/articles/electronic_components/scr/what-is-a-diac.php
  6. ^ Storey, Neil, Electronics A Systems Approach 3rd Edition, Kustannusyhtiö Pearson Education Limited, Englanti, 2006
  7. ^ http://www.electronics-radio.com/articles/electronic_components/scr/what-is-a-diac.php