TRIACとは何か
TRIACとは何か
TRIACの定義
TRIACは、双方向に電流を導くことができる3端子のACスイッチで、ACシステムに適しています。
TRIACは、他のシリコン制御整流器とは異なり、ゲート信号が正でも負でも導通する双方向の3端子ACスイッチです。これにより、ACシステムに理想的な装置となります。
これは、3つの端子と4層から成る双方向半導体デバイスで、AC電力を制御します。市場では最大定格16kWのTRIACが入手可能です。
図はTRIACのシンボルを示しており、逆並列接続された2つの主端子MT1とMT2、およびゲート端子があります。
TRIACの構造
2つのSCRが逆並列接続され、共通のゲート端子を持っています。ゲートはN領域とP領域に接続されており、ゲート信号の極性に関わらず動作します。他のデバイスとは異なり、アノードやカソードを持っておらず、主端子1（MT1）、主端子2（MT2）、ゲート端子（G）という3つの端子で双方向に動作します。
図はTRIACの構造を示しています。主端子MT1とMT2があり、残りの端子はゲート端子です。
TRIACの動作
TRIACは、ブレイクオーバー電圧よりも高いゲート電圧を適用することで活性化できます。また、35マイクロ秒のゲートパルスでもオンにすることができます。電圧がブレイクオーバー電圧以下の場合、ゲートトリガリングを使用します。動作モードには4つあり、以下の通りです-
MT2とゲートがMT1に対して正の時 この場合、電流はP1-N1-P2-N2の経路を通ります。ここで、P1-N1とP2-N2は順方向バイアスですが、N1-P2は逆方向バイアスです。TRIACは正のバイアス領域で動作するとされます。MT1に対する正のゲートはP2-N2を順方向バイアスし、ブレイクダウンが発生します。
MT2が正だがゲートがMT1に対して負の時 電流はP1-N1-P2-N2の経路を通ります。しかし、P2-N3は順方向バイアスであり、電流キャリアがTRIACのP2に注入されます。
MT2とゲートがMT1に対して負の時 電流はP2-N1-P1-N4の経路を通ります。2つの接合部P2-N1とP1-N4は順方向バイアスですが、N1-P1は逆方向バイアスです。TRIACは負のバイアス領域で動作するとされます。
MT2が負だがゲートがMT1に対して正の時 P2-N2はその条件下で順方向バイアスとなります。電流キャリアが注入され、TRIACがオンになります。この動作モードには高(di/dt)回路には使用しないという欠点があります。モード2とモード3でのトリガリング感度は高く、限界トリガリング能力が必要な場合は負のゲートパルスを使用すべきです。モード1のトリガリングはモード2とモード3よりも感度が高いです。
TRIACの特性
TRIACの特性はSCRと似ていますが、正負両方のTRIAC電圧に適用されます。動作は以下の通り要約されます-
TRIACの第1象限動作
端子MT2の電圧が端子MT1に対して正であり、ゲート電圧も最初の端子に対して正です。
TRIACの第2象限動作
端子2の電圧が端子1に対して正であり、ゲート電圧は端子1に対して負です。
TRIACの第3象限動作
端子1の電圧が端子2に対して正であり、ゲート電圧は負です。
TRIACの第4象限動作
端子2の電圧が端子1に対して負であり、ゲート電圧は正です。
TRIACがオンになると大量の電流が流れ、損傷する可能性があります。これを防ぐために、電流制限抵抗を使用する必要があります。適切なゲート信号により、デバイスの発火角度を制御できます。ダイアックなどのゲートトリガリング回路を使用して、最大35マイクロ秒のゲートパルスを使用することができます。
TRIACの利点
ゲートパルスの正または負の極性でトリガーできます。
わずかに大きい単一のヒートシンクだけで済みますが、SCRでは2つの小さなヒートシンクが必要です。
保護のために単一のヒューズが必要です。
どちらの方向でも安全なブレイクダウンが可能ですが、SCRでは並列ダイオードによる保護が必要です。
TRIACの欠点
SCRと比べて信頼性が低いです。
(dv/dt)レーティングがSCRよりも低いです。
SCRと比べて低レーティングしか利用できません。
トリガリング回路には注意が必要で、どちらの方向でもトリガーされる可能性があるためです。
TRIACの用途
制御回路に使用されます。
高電力ランプのスイッチングに使用されます。
AC電力制御に使用されます。
