الترانزستورات ج11 الثلاثي ذو الاتجاهين (الترياك Triac)

� عرفنا في المقال السابق على بنية الثايرستور أو ما يطلق عليه اسم المقاومات السيلكونية المتحكم بها وتعرفنا على آلية عمله.

إن إحدى السلبيات الرئيسية للثايرستور والتي يشترك فيها مع الديود هي عدم قدرتها على التعامل مع التيار المتناوب، فهي عناصر أحادية الاتجاه "تمرر التيار باتجاه واحد فقط من المصعد إلى المهبط"

مما استدعى الحاجة لتطوير عنصر جديد قادر على حل هذه المشكلة .. وهو الترياك Triac

ماهو الترياك ؟ وكيف يعمل؟ وما تطبيقاته؟ أسئلة ستجدون إجاباتها في مقال اليوم ..

متابعة مفيدة وممتعة ..

الثلاثي ذو الاتجاهين (الترياك) Bilateral Triode (Triac)

تطلق تسمية الترياك على جميع الثلاثيات ذات الاتجاهين، ويعتبر عنصر نصف ناقل ذو ثلاثة أرجل (بوابة وطرفان ناقلان يطلق عليهما MT1،MT2 ) وهو مشابه للثايرستور لكن يتميز عنه بأنه قادر على تمرير التيار بالاتجاهين أي يمكن استخدامه في دارات  التيار المتناوب كمفاتيح الكترونية ذات فعالية عالية فهي تصمم بحيث تعمل في إحدى حالتين إما الوصل ON أو القطعOFF، وعند تطبيق جهد أو تيار على البوابة وتجاوزه لحد معين ينتقل إلى حالة العملON ويمكن العودة إلى حالة القطع فقط بفصل الجهد عن البوابة، وبسبب قدرته على العمل مع التيار المتناوب فغالباً ما تستخدم الترياكات كبديل للريليهات الميكانيكية والتي تعتمد في عملها على التيار المتناوب .

الشكل 1: رمز الترياك في الدارات الالكترونية

آلية عمل الترياك:

يمكن تشبيه الترياك بثايرستورين موصولين على التفرع وبشكل متعاكس ففي حال عدم تطبيق أي جهد على البوابة يبقى كلا الثايرستورين في حالة القطع ويكون الترياك بشكل كامل في حالة القطع"off" .

الشكل 2: بنية الترياك

عند تطبيق جهد العمل على البوابة، يعمل أحد الثايرستورين عند النبضة الموجبة بينما يقطع الأخر وعند النبضة السالبة يعمل الثايرستور الأخر ويقطع الأول، وبذلك يعمل الترياك في كلا الاتجاهين.

يتم توصيل الترياك في الدارة بإحدى الأنماط الأربعة التالية :

النمط الأول: ويرمز له بالرمز Ι + Mode وفيه تيار القاعدة موجب +ve وعلى الطرف MT2 تيار موجب +ve

النمط الثاني : ويرمز له بالرمز Ι – Mode وفيه تيار القاعدة سالب -ve وعلى الطرف MT2 تيار موجب +ve

النمط الثالث : ويرمز له بالرمز ΙΙΙ + Mode وفيه تيار القاعدة موجب +ve وعلى الطرف MT2 تيار سالب -ve

النمط الرابع : ويرمز له بالرمز ΙΙΙ – Mode وفيه تيار القاعدة سالب -ve وعلى الطرف MT2 تيار سالب –ve

سنوضح أنماط العمل الأربعة للترياك بمنحني الخواص المميز جهد – تيار للترياك، حيث نحصل فيه على أربع مناطق تبعاً لنمط وصل الترياك في الدارة :

الشكل 3: منحني المميزات جهد – تيار للترياك

يتم في الربع الأول قدح الترياك من خلال تطبيق تيار موجب على القاعدة وهذا يوافق النمط الأول " Ι + Mode " كما يمكن في هذا الربع قدح الترياك من خلال تطبيق تيار سالب على البوابة، وهذا يوافق النمط الثاني " mode Ι– "، وبشكل مشابه لذلك يتم في الربع الثالث قدح الترياك بتيار قاعدة سالب -IG من خلال إحدى النمطين الثالث والرابع " ΙΙΙ + Mode " " ΙΙΙ – Mode "، و وفقا لهذا التصنيف فإن النمطين الثاني والثالث يكونان أقل حساسية ويتطلبان تطبيق تيار كبير على البوابة حتى تتحقق عملية القدح للترياك..

يحتاج الترياك إلى تيار صغير يسمى تيار الإمساك IH للحفاظ على حالة التوصيل لإشارة الدخل المطبقة

تطبيقات أساسية للترياك:

دارة مفتاح بسيط :

الشكل 4: استخدام الترياك كمفتاح الكتروني

تبين هذه الدارة البسيطة استخدام الترياك كمفتاح الكتروني لتمرير أو قطع التيار عن حمل في دارة، فعندما يكون المفتاح " SW1" في حالة فصل (مفتوح)، لا يمر أي تيار عبر قاعدة الترياك ويبقى الترياك في حالة القطع "OFF" ولا يصل أي تيار إلى الحمل، ولكن عند وصل المفتاح " SW1" ينتقل الترياك إلى حالة الوصل "ON" ويمر تيار إلى الحمل، ولكن يشترط أن يحقق تيار القدح وجهده القيمة اللازمة لقدح الترياك، ولنقله من جديد إلى حالة القطع نقوم بفصل القاطع SW1.

دارة التحكم بمحرك تيار متناوب عن طريق التحكم بالطور:

يعتبر التحكم بكمية الجهد المقدم لحمل في الدارة إحدى التطبيقات الهامة التي يستخدم فيها الترياك أيضاً، حيث يتم التحكم بكمية الطاقة المقدمة للحمل (والذي هو في حالتنا هذه عبارة عن محرك تيار متناوب)، وفي هذا النوع من المحركات يمكننا التحكم بسرعة المحرك بقيم تتراوح بين الصفر وحتى أعلى سرعة ممكنة للمحرك وذلك من خلال التحكم بقيمة الجهد المقدم للمحرك.

الشكل 5: استخدام الترياك كمتحكم بالطور

تحوي هذه الدارة عنصر الدياك Diac (والذي سنتعرف عليه في مقالتنا القادمة من هذه السلسلة)، حيث يسمح الدياك بالقدح الدقيق للترياك "يعمل الدياك على توصيل التيار بين طرفيه عند تجاوز الجهد المطبق عليه لجهد انهياره"، وفي لحظة ما عندما يكون الدياك في حالة قطع وعندما يشحن المكثف "C1" إلى قيمة أكبر من جهد انهيار الدياك يقدح الدياك ويمرر تيار إلى قاعدة الترياك وينتقل الترياك إلى حالة الوصل "ON" وبالتالي يمر تيار إلى المحرك، وعندما يفرغ المكثف إلى قيمة أقل من قيمة جهد انهيار الدياك يقطع الدياك ولا يمرر تيار إلى بوابة الترياك وبالتالي ينتقل الترياك إلى حالة القطع، ويتم التحكم بسرعة المحرك من خلال قيمة المقاومة المتغيرة"VR1".

في نهاية هذه المقالة بمكننا أن نخلص النقاط الهامة التالية :

• الترياك عو عنصر مكون من أربع طبقات نصف ناقلة، وذو ثلاثة أرجل ينتمي لعائلة الثايرستور.

• يمرر التيار بالاتجاهين وبالتالي يستخدم بشكل كبير في دارات التيار المتناوب.

• هنالك اربع أنماط لتوصيل الترياك في الدارات ولكن النمطين الأول والرابع هما المفضل توصيلهما في الدارة.

• يستخدم الترياك بشكل كبير في دارات التيار المتناوب والتي تكون موصولة مع مصدر التغذية الرئيسي بشكل مباشر، وبالتالي تمتاز داراته بخطورة التعامل معها لذا يجب الحذر عند التعامل مع مثل هذه الدارات والتأكد من فصل منبع التغذية الرئيسي عن الدارة.