深度剖析diac雙端器件

diac是一種具有并反半導(dǎo)體層組合的雙端器件，無(wú)論電源極性如何，都可以通過(guò)兩個(gè)方向觸發(fā)器件。

直徑特性

下圖顯示了典型diac的特性，該圖清楚地揭示了其兩個(gè)端子上存在擊穿電壓。

由于diac可以在兩個(gè)方向或雙向上切換，因此許多交流開(kāi)關(guān)電路有效地利用了該功能。

下圖說(shuō)明了圖層的內(nèi)部排列方式，還顯示了 diac 的圖形符號(hào)。值得注意的是，diac 的兩個(gè)端子都被指定為陽(yáng)極（陽(yáng)極 1 或電極 1 和陽(yáng)極 2 或電極

2），并且該器件沒(méi)有陰極。

當(dāng)直徑兩端的連接電源在陽(yáng)極1上相對(duì)于陽(yáng)極2為正時(shí)，相關(guān)層的作用為p1n2p2和n3。

當(dāng)連接的電源在陽(yáng)極 2 上相對(duì)于陽(yáng)極 1 為正時(shí)，功能層為 p2n2p1 和 n1。

直徑點(diǎn)火電壓電平

如上圖所示，diac 的擊穿電壓或點(diǎn)火電壓在兩個(gè)端子上似乎非常均勻。但是，在實(shí)際設(shè)備中，這可能在28 V至42 V之間變化。

點(diǎn)火值可以通過(guò)求解數(shù)據(jù)表中提供的方程的以下項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

VBR1 = VBR2 ± 0.1VBR2

兩個(gè)終端的當(dāng)前規(guī)格（IBR1和IBR2）似乎也非常相同。對(duì)于圖中表示的直徑

音級(jí)的兩個(gè)電流電平（IBR1和IBR2）在幅度上也非常接近。在上面的示例特性中，這些特性似乎約為

200 uA 或 0.2 mA。

迪亞克應(yīng)用電路

下面的解釋向我們展示了diac在交流電路中的工作原理。我們將嘗試從一個(gè)簡(jiǎn)單的110 V AC操作的接近傳感器電路中理解這一點(diǎn)。

接近檢測(cè)器電路

下圖顯示了使用直徑的接近檢測(cè)器電路。

在這里，我們可以看到一個(gè)SCR與負(fù)載串聯(lián)，可編程單結(jié)晶體管（PUT）直接與檢測(cè)探頭連接。

當(dāng)人體靠近傳感探頭時(shí)，會(huì)導(dǎo)致探頭和地面上的電容增加。

根據(jù)硅可編程UJT的特性，當(dāng)其陽(yáng)極端子上的電壓VA超過(guò)其柵極電壓至少0.7 V時(shí)，它將觸發(fā)。這會(huì)導(dǎo)致器件陽(yáng)極陰極短路。

根據(jù) 1M 預(yù)設(shè)的設(shè)置，diac 遵循輸入交流周期并在指定的電壓電平下觸發(fā)。

由于直徑的持續(xù)點(diǎn)火，UJT的陽(yáng)極電壓VA永遠(yuǎn)不會(huì)增加其柵極電位VG，該VG始終保持在幾乎與輸入交流電一樣高。這種情況使可編程UJT保持關(guān)閉狀態(tài)。

然而，當(dāng)人體接近傳感探頭時(shí)，它大大降低了UJT的柵極電位VG，使UJT的UJT的陽(yáng)極電位VA高于VG。這會(huì)立即導(dǎo)致 UJT 觸發(fā)。

發(fā)生這種情況時(shí)，UJT在其陽(yáng)極/陰極端子上產(chǎn)生短路，為SCR提供必要的柵極電流。SCR 觸發(fā)并打開(kāi)連接的負(fù)載，表明傳感器探頭附近存在人員接近。

自動(dòng)夜燈

在上圖中可以看到使用LDR，三端雙向可控硅和Diac的簡(jiǎn)單自動(dòng)桅桿燈電路。該電路的工作非常簡(jiǎn)單，關(guān)鍵的開(kāi)關(guān)工作由diac

DB-3處理。當(dāng)傍晚時(shí)分，LDR上的燈開(kāi)始下降，由于LDR的電阻增加，導(dǎo)致R1，DB-3結(jié)處的電壓逐漸上升。

當(dāng)該電壓上升到直徑的分接點(diǎn)時(shí)，直徑點(diǎn)火并驅(qū)動(dòng)三端雙向可控硅柵極，從而打開(kāi)連接的燈。

在早晨，LDR上的光逐漸增加，這導(dǎo)致由于R1/DB-3結(jié)電位接地，整個(gè)直徑的電位減小。當(dāng)光線足夠亮?xí)r，LDR電阻導(dǎo)致直徑電位降至幾乎為零，關(guān)閉三端雙向可控硅柵極電流，因此燈也關(guān)閉。

此處的音調(diào)可確保在暮光過(guò)渡期間切換三端雙向可控硅而不會(huì)有太多閃爍。如果沒(méi)有直徑，燈會(huì)在完全打開(kāi)或關(guān)閉之前閃爍好幾分鐘。因此，直徑的擊穿觸發(fā)功能得到了徹底的利用，有利于自動(dòng)照明設(shè)計(jì)。

調(diào)光器

調(diào)光器電路可能是使用三端雙向可控硅直徑組合的最流行的應(yīng)用。

對(duì)于交流輸入的每個(gè)周期，僅當(dāng)兩端的電位達(dá)到其擊穿電壓時(shí)，diac 才會(huì)觸發(fā)。diac

觸發(fā)的時(shí)間延遲決定了三端雙向可控硅在相位的每個(gè)周期中保持開(kāi)啟狀態(tài)的時(shí)間。這反過(guò)來(lái)又決定了燈上的電流量和照明。

點(diǎn)火直徑的時(shí)間延遲由所示的 220 k 電位器調(diào)整和 C1

值設(shè)置。該RC時(shí)間延遲分量確定三端雙向可控硅通過(guò)直徑點(diǎn)火的導(dǎo)通時(shí)間，這導(dǎo)致交流相位在相位的特定部分上斬波，具體取決于直徑的點(diǎn)火延遲。

當(dāng)延遲較長(zhǎng)時(shí)，允許較窄的相位部分切換三端雙向可控硅并觸發(fā)燈，導(dǎo)致燈的亮度較低。為了獲得更快的時(shí)間間隔，三端雙向可控硅被允許切換更長(zhǎng)的交流相位，因此燈也被切換到交流相位的較長(zhǎng)部分，從而在其上產(chǎn)生更高的亮度。

幅度觸發(fā)開(kāi)關(guān)

不依賴于任何其他部分的diac的最基本應(yīng)用是通過(guò)自動(dòng)切換。對(duì)于交流或直流電源，只要施加的電壓低于臨界VBO值，則diac的行為類似于高電阻（實(shí)際上是開(kāi)路）。

一旦達(dá)到或超過(guò)此臨界VBO電壓電平，diac就會(huì)打開(kāi)。因此，只需增加附加控制電壓的幅度即可打開(kāi)這種特定的2端子器件，并且可以繼續(xù)導(dǎo)通，直到最終電壓降至零。下圖顯示了使用1N5411直徑或DB-3直徑的簡(jiǎn)單幅度敏感開(kāi)關(guān)電路。

施加大約 35 伏直流或峰值交流的電壓，將 ON 的 diac 切換到導(dǎo)通，因此大約 14 mA 的電流開(kāi)始流過(guò)輸出電阻 R2。特定的音調(diào)可能會(huì)在低于

35 伏的電壓下打開(kāi)。

使用 14 mA 開(kāi)關(guān)電流時(shí)，1k 電阻兩端產(chǎn)生的輸出電壓達(dá)到 14 V。如果電源在輸出電路中包含內(nèi)部導(dǎo)電路徑，則可以忽略并消除電阻R1。

使用電路時(shí)，嘗試調(diào)整電源電壓，使其從零逐漸增加，同時(shí)檢查輸出響應(yīng)。當(dāng)電源達(dá)到 30 伏左右時(shí)，由于器件的漏電流極低，您會(huì)看到很小或很小的輸出電壓。

但是，在大約 35 伏時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn) diac 突然擊穿，電阻 R2

上迅速出現(xiàn)全輸出電壓?，F(xiàn)在，開(kāi)始降低電源輸入，并觀察輸出電壓相應(yīng)降低，最終在輸入電壓降至零時(shí)達(dá)到零。

在零伏時(shí)，直徑完全“關(guān)閉”，并進(jìn)入需要通過(guò) 35 伏幅度電平再次觸發(fā)的情況。

電子直流開(kāi)關(guān)

上一節(jié)中詳述的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)同樣可以通過(guò)略微增加電源電壓來(lái)激活。因此，可以始終對(duì) 30N1 直徑采用 5411 V 的穩(wěn)定電壓，確保 diac

剛好處于導(dǎo)通狀態(tài)，但仍處于關(guān)閉狀態(tài)。

然而，當(dāng)串聯(lián)添加大約 5 伏的電位時(shí)，很快就會(huì)達(dá)到 35 伏的擊穿電壓以執(zhí)行 diac 的點(diǎn)火。

隨后移除此 5 伏“信號(hào)”對(duì)設(shè)備的開(kāi)啟情況沒(méi)有影響，并且它繼續(xù)保持傳導(dǎo) 30 伏電源，直到電壓降低到零伏。

上圖顯示了采用上述增量電壓開(kāi)關(guān)理論的開(kāi)關(guān)電路。在此設(shè)置中，向 30N1 diac （D5411） 提供 1

伏電源（為方便起見(jiàn)，此處將此電源顯示為電池源，但 30

伏可以通過(guò)任何其他恒定穩(wěn)壓源直流施加）。在此電壓電平下，直徑無(wú)法導(dǎo)通，并且沒(méi)有電流通過(guò)連接的外部負(fù)載運(yùn)行。

然而，當(dāng)電位計(jì)逐漸調(diào)整時(shí)，電源電壓緩慢增加，最后導(dǎo)通，從而使電流通過(guò)負(fù)載并將其打開(kāi)。

一旦音軌接通，通過(guò)電位計(jì)降低電源電壓對(duì)音軌沒(méi)有影響。但是，在通過(guò)電位計(jì)降低電壓后，復(fù)位開(kāi)關(guān)S1可用于關(guān)閉音調(diào)導(dǎo)通，并在原始關(guān)閉條件下復(fù)位電路。

所示的diac或DB-3將能夠在30 V左右保持空閑狀態(tài)，并且不會(huì)經(jīng)歷自燃動(dòng)作。也就是說(shuō)，某些音調(diào)可能需要低于 30 V

的電壓才能使其保持在非誘導(dǎo)狀態(tài)。以同樣的方式，對(duì)于增量開(kāi)關(guān)導(dǎo)通選項(xiàng)，特定音調(diào)可能需要高于5 V的電壓。電位器R1的值不應(yīng)大于1k歐姆，并且應(yīng)為繞線型。

上述概念可用于通過(guò)簡(jiǎn)單的雙端子直徑器件在低電流應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)鎖存動(dòng)作，而不是依賴于復(fù)雜的三端器件（如 SCR）。

電鎖存繼電器

上圖顯示了直流繼電器的電路，該電路設(shè)計(jì)為在通過(guò)輸入信號(hào)供電時(shí)保持鎖存。該設(shè)計(jì)與閉鎖機(jī)械繼電器一樣好。

該電路利用了上一段中解釋的概念。在這里，音相保持關(guān)閉在 30 伏，對(duì)于音調(diào)傳導(dǎo)來(lái)說(shuō)，這個(gè)電壓電平通常很小。

但是，一旦為diac提供6 V串聯(lián)電位，后者就開(kāi)始推動(dòng)電流，從而打開(kāi)繼電器并鎖存繼電器（之后的diac保持打開(kāi)狀態(tài)，即使6伏控制電壓不再存在）。

正確優(yōu)化R1和R2后，繼電器將有效地接通，以響應(yīng)施加的控制電壓。

在此之后，即使沒(méi)有輸入電壓，繼電器也將保持鎖存狀態(tài)。但是，可以通過(guò)按下指示的復(fù)位開(kāi)關(guān)將電路復(fù)位回其先前位置。

繼電器必須是低電流類型，線圈電阻可能為 1 k。

閉鎖傳感器電路

許多設(shè)備，例如入侵警報(bào)和過(guò)程控制器，需要一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，一旦觸發(fā)，該信號(hào)保持打開(kāi)狀態(tài)，并且僅在電源輸入復(fù)位時(shí)關(guān)閉。

一旦電路啟動(dòng)，它使您能夠操作警報(bào)、記錄器、截止閥、安全小工具等電路。下圖顯示了此類應(yīng)用程序的示例設(shè)計(jì)。

在這里，HEP R2002 音調(diào)的工作原理類似于開(kāi)關(guān)設(shè)備。在這種特定的設(shè)置中，diac 通過(guò) B30 以 2 伏的電源保持待機(jī)模式。

但是，瞬間開(kāi)關(guān)S1被切換，可能是門或窗上的“傳感器”，為現(xiàn)有的6 V偏置提供1伏（從B30開(kāi)始），導(dǎo)致產(chǎn)生的35伏觸發(fā)音級(jí)并在R1上產(chǎn)生約2

V輸出。

直流過(guò)載斷路器

上圖顯示了一個(gè)電路，當(dāng)直流電源電壓超過(guò)固定電平時(shí)，該電路將立即關(guān)閉負(fù)載。然后，設(shè)備保持關(guān)閉狀態(tài)，直到電壓降低并重置電路。

在這種特殊設(shè)置中，直徑（D1）通常關(guān)閉，晶體管電流不足以觸發(fā)繼電器（RY1）。

當(dāng)電源輸入超過(guò)電位計(jì)R1設(shè)定的指定電平時(shí)，diac點(diǎn)火，來(lái)自diac輸出的直流到達(dá)晶體管基極。

晶體管現(xiàn)在通過(guò)電位計(jì)R2接通并激活繼電器。

繼電器現(xiàn)在斷開(kāi)負(fù)載與輸入電源的連接，防止因過(guò)載而對(duì)系統(tǒng)造成任何損壞。之后的音調(diào)繼續(xù)打開(kāi)，保持繼電器打開(kāi)，直到電路復(fù)位開(kāi)關(guān)，通過(guò)暫時(shí)打開(kāi)S1。

為了在開(kāi)始時(shí)調(diào)整電路，微調(diào)電位計(jì)R1和R2，以確保一旦輸入電壓實(shí)際達(dá)到所需的diac觸發(fā)閾值，繼電器就會(huì)點(diǎn)擊ON。

之后的繼電器必須保持激活狀態(tài)，直到電壓降低到正常水平并且復(fù)位開(kāi)關(guān)暫時(shí)打開(kāi)。

如果電路正常工作，diac“點(diǎn)火”電壓輸入必須在35伏左右（特定的diac可以用較小的電壓激活，盡管這通常通過(guò)調(diào)整電位計(jì)R2來(lái)校正），晶體管基極的直流電壓必須大約為0.57伏（約12.5毫安）。繼電器為

1k 線圈電阻。

交流過(guò)載斷路器

上面的電路圖顯示了交流過(guò)載斷路器的電路。這個(gè)想法的工作方式與前面{部分解釋的dc設(shè)置相同。交流電路{不同|變化} 由于電容器 C1 和 C2

以及二極管整流器 D2 的存在。

相控觸發(fā)開(kāi)關(guān)

如前所述，diac的主要用途是為某些設(shè)備（例如三端雙向可控硅）提供激活電壓，以控制所需的設(shè)備。以下實(shí)現(xiàn)中的diac電路是一個(gè)相位控制過(guò)程，除了三端雙向可控硅控制之外，還可以找到許多應(yīng)用，其中可能需要可變相位脈沖輸出。

上圖顯示了典型的直徑觸發(fā)電路。這種設(shè)置從根本上調(diào)節(jié)了直徑的發(fā)射角度，這是通過(guò)操縱圍繞零件R1 R2和C1構(gòu)建的相位控制網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

此處提供的電阻和電容值僅作為參考值。對(duì)于特定頻率（通常是交流電源線路頻率），調(diào)整R2，以便在對(duì)應(yīng)于交流半周期中首選點(diǎn)的瞬間達(dá)到直徑擊穿電壓，在該點(diǎn)中，需要直徑接通并提供輸出脈沖。

在此之后的直徑可能會(huì)在每個(gè) +/- AC 半周期中不斷重復(fù)此活動(dòng)。最終，相位不僅由R1

R2和C1決定，還由交流源的阻抗和diac設(shè)置激活的電路的阻抗決定。

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，此diac電路項(xiàng)目可能有利于分析diac電阻和電容的相位，以了解電路的效率。

例如，下表說(shuō)明了相位角，根據(jù)上圖中的0.25 μF電容，相位角可能對(duì)應(yīng)于電阻的不同設(shè)置。

顯示的信息適用于 60 Hz。 請(qǐng)記住，如表中所示，隨著電阻的減小，觸發(fā)脈沖不斷出現(xiàn)在電源電壓周期的較早位置，這會(huì)導(dǎo)致 diac

在周期的早期“點(diǎn)火”并保持開(kāi)啟更長(zhǎng)時(shí)間。由于RC電路包括串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容，因此相位自然是滯后的，這意味著觸發(fā)脈沖在時(shí)間周期內(nèi)的電源電壓周期之后出現(xiàn)。