Симистор — полупроводниковый ключ переменного тока¶

Симистор (от англ. symmetrical thyristor — симметричный тиристор, также TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор из семейства тиристоров, способный проводить ток в обоих направлениях и применяемый для коммутации и управления нагрузками в цепях переменного тока. В отличие от обычного (однонаправленного) тиристора, симистор открывается сигналом управляющего электрода независимо от полярности приложенного напряжения, что делает его основным силовым элементом схем регулирования мощности в бытовой и промышленной аппаратуре.

¶Устройство и принцип работы

Симистор представляет собой пятислоистую структуру из полупроводниковых слоёв p-n-p-n, образующую по сути два встречно-параллельно включённых тиристора с общим управляющим электродом. При подаче на управляющий электрод импульса тока (или, в некоторых типах, напряжения) прибор переходит в проводящее состояние и остаётся в нём до тех пор, пока через основные электроды протекает ток выше тока удержания. После того как ток снижается ниже порога удержания (что в цепях переменного тока происходит естественным образом при прохождении через ноль), симистор закрывается.

Ключевые параметры симистора:

При работе в цепях переменного тока симистор, как правило, включается в разрыв цепи нагрузки последовательно с ней либо шунтирует её через тиристорный ключ. Управление осуществляется фазовым методом: момент подачи управляющего импульса смещается относительно перехода сетевого напряжения через ноль, что позволяет регулировать среднюю мощность, подаваемую на нагрузку.

¶Классификация

По типу управляющего электрода симисторы делятся на:

• Симисторы с электродом управления — классическая конструкция, открываются импульсом тока;
• Симисторы с оптопарой в корпусе (оптосимисторы) — содержат инфракрасный светодиод и фототиристор, обеспечивающие гальваническую развязку цепей управления и нагрузки;
• Симисторы с логическим управлением — открываются сигналом TTL/CMOS-уровня.

По мощности различают маломощные симисторы для цепей управления (токи до 1 А), среднемощные (1–40 А) и силовые промышленные модули (до 1000 А и более), монтируемые на радиаторы или встроенные в водяное охлаждение.

¶Применение

Симисторы широко применяются в устройствах регулирования мощности переменного тока:

• Бытовая техника — регуляторы освещения (диммеры), управление оборотами электродвигателей стиральных и посудомоечных машин, пылесосов;
• Промышленное оборудование — управление нагревательными элементами, электродвигателями, трансформаторами;
• Силовая электроника — бесконтактные реле, твердотельные пускатели, статические переключатели;
• Системы автоматизации — исполнительные элементы программируемых контроллеров.

В России симисторы выпускаются под обозначением КУ208 (маломощные бытовые приборы), КУ201, а также в виде силовых модулей серии МТТ. Зарубежные аналоги — семейства BTA/BTB (STMicroelectronics), MAC (ON Semiconductor), Q600 (Littelfuse).

¶Достоинства и ограничения

К достоинствам симистора относятся: работа в цепях переменного тока без выпрямительного моста, простота схемы управления, малые габариты и отсутствие подвижных контактов, что обеспечивает высокий ресурс. Ограничения связаны с тем, что симистор закрывается только при прохождении тока через ноль, что делает его непригодным для индуктивных нагрузок без специальных схем защиты (RC-снабберов), а также с чувствительностью к быстрым изменениям напряжения ($dU/dt$) и электромагнитным помехам.

¶См. также

• Тиристор
• Диммер
• Оптосимистор
• Твердотельное реле

Источники:

• Гуревич С. В. «Тиристоры: справочник» — М.: Энергоатомиздат.
• Яковлев В. А. «Полупроводниковые преобразовательные устройства» — Л.: Энергия.
• Даташиты STMicroelectronics (BTA/BTB series), Littelfuse (Q600 series).
• Справочник по полупроводниковым приборам, под ред. В. С. Панова — М.: Радио и связь.