さまざまなアプリケーション回路でのDIAC機能の調査

最新の電子機器では、正確な制御と信頼性の高いスイッチングは、多数のデバイスとシステムの機能に基づいています。これらの目的を達成する上で重要な役割を果たす主要なコンポーネントの1つは、交互の電流のDIACまたはダイオードです。チリスタファミリーのメンバーであるDIACは、トライアックおよびその他のサイリスタベースの回路の制御トリガーを促進する双方向半導体スイッチです。この記事では、DIACの運用原則、建設、および実用的なアプリケーションを調査し、さまざまな電子回路におけるそれらの重要性を強調しています。対称的なスイッチングや双方向の伝導などのDIACのユニークな特性を理解することにより、エンジニアはモーター速度制御、光調光器、ヒーターコントロールなどで使用される回路のパフォーマンスと効率を高めることができます。次のセクションでは、DIACの機能、設計、構造、およびアプリケーションの包括的な概要を説明し、AC制御システムでのスムーズで信頼できる動作を確保する上での役割を強調しています。

カタログ

図1：交互の電流のDIACまたはダイオード

DIACの概要

DIAC、または交互の電流のダイオードは、両方向に電流を伝導する双方向半導体スイッチです。これは、チリスタファミリーに属し、主にトライアックやその他のサイリスタベースの回路をトリガーするために使用されます。DIACは、その間に加えられた電圧がブレークオーバー電圧を超えると、導通を開始します。DIACには、小さなリードパッケージ、サーフェスマウントパッケージ、シャーシにボルトで固定できる大きなパッケージを備えた個別のコンポーネントなど、さまざまなパッケージがあります。便利なため、DIACとトライアックは多くの場合、単一のパッケージに統合されます。

TRIACが規制された効率的な方法で活性化されることを保証するために、DIACが必要です。これは、ヒーターコントロール、モーター速度制御、光調光器などのアプリケーションに特に不可欠です。DIACは、AC電圧が上昇してブレークオーバー電圧を超えるまで非導電性のままです。この時点で、DIACは非導電性から導電性状態に迅速に移行し、トライアックをトリガーし、電流が流れるようにします。この迅速なスイッチングアクションは、クリーンスイッチング特性を提供し、高調波の歪みを減らします。

図2：DIACシンボル

DIACシンボル

DIACシンボルは、並列で接続された2つのダイオードで構成されていますが、反対方向に向けられ、その双方向性を反映しています。このシンボルは、その動作を理解し、デザインに統合するための鍵です。DIACには2つの端子があり、通常はA1とA2またはMT1とMT2とラベル付けされています（MTはメイン端子の略です）。これらの端子は、抵抗器またはセラミックコンデンサの端子と同様に可逆的であり、設置中の方向として回路設計を簡素化することは懸念事項ではありません。

他のサイリスタとは異なり、DIACには制御ゲート端子がありません。これは、端子全体の電圧レベルのみに基づいて状態を切り替えることを意味します。電圧がDIACのブレークオーバー電圧を超えると、どちらの方向にも電流が伝導し始めます。

DIACシンボルとその機能を理解することは、回路設計者にとって動的です。たとえば、DIACをTriacトリガー回路に統合する場合、ブレークオーバー電圧特性を考慮する必要があります。ブレークオーバー電圧は、DIACが非導電性から導電性にいつ切り替わるかを決定し、それによりTriacをトリガーします。DIACを実装する前に、エンジニアはさまざまな電圧状況下で回路の動作を頻繁にシミュレートして、その機能を確認します。

DIACを設置するとき、開業医はコンポーネントがPCB（印刷回路基板）に正しく配置され、端子に注意を払うことを確認します。DIACの双方向性は、オリエンテーションの危険性を低下させますが、一貫したアセンブリプロセスを維持し、トラブルシューティングと検証に役立ちます。適切なはんだ付け技術は、DIACのパフォーマンスに影響を与える可能性のある冷たい関節を避けるために使用されます。

図3：DIAC構造

DIACはどのように構築されていますか？

DIACの構造はトランジスタに似ていますが、双方向の伝導のために設計された重要な違いがあります。トランジスタとは異なり、DIACにはベース端子がなく、端子の電圧にのみ依存して伝導を開始します。

典型的なDIACには、交互の陽性（p）とネガティブ（n）ドープされた半導体材料で作られた対称5層構造があります。端子の近くの外層は、強い電気接触と低抵抗のために重くドープされています。この対称的なドーピングにより、DIACが適用された電圧の両方の極性に対して同一に切り替わることが保証され、現在の方向に関係なく一貫した性能が提供されます。

5層構造は、設計とメーカーに応じて、PNPNPまたはNPNPNとして視覚化できます。AC電圧が適用されると、最も外側の層の1つが前方偏りになり、反対側は電圧の極性に応じて逆バイアスになります。電圧がブレークオーバーポイントに達すると、中間層が雪崩の崩壊を受け、DIACが導電性になり、電流が流れます。

DIACの構造は、大幅に摩耗することなく繰り返しのスイッチングをサポートしているため、光調光器などの頻繁なオンオフサイクルが必要なアプリケーションに対して信頼性が高くなります。製造中、ドーピングレベルと層の厚さを正確に制御することで、DIACが指定されたブレークオーバー電圧範囲内で動作し、その寿命にわたって一貫したパフォーマンスを提供します。

DIACの内部構造を理解することで、技術者とエンジニアが回路の問題を診断するのに役立ちます。たとえば、DIACが予想される電圧で動作しない場合、内部層のいずれかの欠陥または損傷を示している可能性があります。DIAC全体で電圧降下を測定し、指定されたブレークオーバー電圧と比較すると、その状態を評価するのに役立ちます。

DIACを回路に統合する場合、適切な熱管理はしつこいです。過度の熱は半導体層を分解し、早期故障につながる可能性があります。適切な取り付けとヒートシンクまたはサーマルパッドを使用して適切な熱散逸を確保することは、DIACの信頼性を維持するための必須アイテムです。

DIACの実用的な原則

DIACは、適用された電圧極性に応じて、その対称構造とその層の活性化に基づいて動作します。この原則を理解することは、AC制御アプリケーションでDIACを効果的に使用するために落ち着いています。

	MT2に対する陽性MT1	MT1に対する陽性MT2
説明	MT1近くのP1層は前方偏りになり、 シーケンスP1-N2-P2-N3を介した伝導を開始します	MT2近くのP2層は前方偏りになり、 シーケンスP2-N2-P1-N1を介した伝導を開始します。
	ジャンクションP1-N2とP2-N3は前向きで、 電流がそれらを通過できるようにします	ジャンクションP2-N2とP1-N1は前方偏り、 電流の流れを促進します。
	N2-P2ジャンクションは逆バイアスのままです 電圧がDIACのブレークオーバー電圧に達し、雪崩を引き起こすまで 故障と電流の流れを可能にします。	N2-P1ジャンクションは逆バイアスのままです 電圧がブレークオーバーしきい値を超えるまで、雪崩をトリガーする 故障と電流の流れを可能にします。

チャート 1：DIACの動作原則

電圧極性が定期的に交代するACアプリケーションの場合、双方向の伝導が必要です。DIACは、印加電圧に基づいて導電性状態と非導電性状態を切り替え、両方向での対称動作を確保します。

DIAC全体の電圧レベルを監視することで、適切なトリガーが保証されます。たとえば、位相制御調光器では、DIACはACサイクルの正確なポイントでトライアックをトリガーして、滑らかな調光を達成する必要があります。タイミングコンデンサや抵抗器などの回路コンポーネントの調整により、トリガーポイントを微調整できます。

アセンブリとテスト中に、DIACの正しい配置と安全な接続が活気に満ちていることを確認してください。接続がゆるくなったり、誤った方向性のために危険ではありませんが、一貫性のないトリガーと回路のパフォーマンスの問題につながる可能性があります。技術者はしばしばオシロスコープを使用して波形を観察し、DIACが正しい電圧レベルでトリガーされていることを確認し、信頼できる動作を確保します。

図4：DIACのVI特性

DIAC VI特性

DIACのVI特性曲線は独特で、双方向の伝導能力を強調する「Z」形状を示しています。この曲線は、適用された電圧の正と負の極性を表して、最初と3番目の象限にわたってプロットされます。

最初の象限（正のハーフサイクル）

MT1がMT2に比べて正の場合、DIACはブロッキング状態として知られている最小限の漏れ電流を持つ高耐性状態で始まります。電圧がDIACの分解電圧に上昇すると、内部接合部が雪崩の崩壊を受け、抵抗が急激に低下し、DIACを非導電性から導電性に遷移させます。その結果、電流の流れは大幅に増加し、DIAC全体の電圧が突然減少し、MT1からMT2への伝導の開始をマークします。

3番目の象限（ネガティブハーフサイクル）

MT2がMT1に比べて正の場合、DIACは漏れ電流を最小限に抑えて高耐性ブロッキング状態で始まります。負の故障電圧に到達すると、接合部は雪崩の故障を受け、抵抗を急激に落とし、導電性状態に移行します。その結果、電流の流れが増加し、DIAC全体の電圧が減少し、MT2からMT1への伝導が可能になります。

DIACを効果的に使用する方法は？

DIACは、非対称発砲の問題に対処するためにトライアック回路で必要です。これは、望ましくない高調波を生成し、回路効率を低下させる可能性があります。DIACの使用に関する詳細なガイド、実用的なアプリケーションと運用上のニュアンスを強調します。

図5：回路設計

回路設計

DIACをTriacと統合する場合、DIACをTRIACのゲート端子と直列に配置して、ACサ​​イクルの正と負の両方の間に対称トリガーを可能にします。さらに、DIACが適切な電圧でトライアックをトリガーすることを保証するために、TRIACの発火要件に合わせてブレークオーバー電圧を備えたDIACを選択し、一貫した対称動作を保証します。

対称スイッチング

AC電圧が適用されると、DIACは電圧がブレークオーバーしきい値を超えるまで非導電性のままです。このしきい値に到達すると、DIACは導電性になり、電流がTriacのゲートに流れるようになります。この構成により、トライアックは必要なしきい値でのみゲート電流を受信し、早期または非対称の発火を防ぎます。その結果、トライアックは正と負の両方のサイクルで均等に火をつけ、高調波の歪みを最小限に抑え、システムの安定性を維持します。

トラブルシューティング

一貫性のない発火：Triacが対称的に発射しない場合は、DIACの操作を確認してください。DIACの電圧を測定して、指定されたブレークオーバー電圧と一致するようにします。摩耗や損傷の兆候が示されている場合は、DIACを交換してください。

高調波の歪み：不要な高調波が存在する場合、DIACが正しく配置されていること、およびTriacゲートが一貫したトリガー信号を受信して​​いることを確認します。必要に応じてコンポーネント値を調整して、発射ポイントを微調整します。

DIACの重要な仕様

DIACを選択するには、主要なパフォーマンスパラメーターを理解する必要があります。

•ブレイクオーバー電圧（VBO）

これは、DIACが非導電性から導電性に切り替わる電圧です。意図しない活性化を防ぐのに十分な高さでなければなりませんが、信頼できる操作には十分に低い必要があります。安全性と信頼性のためのアプリケーションのニーズに基づいてVBOを選択します。

•ブレイクオーバー（IBO）

これは、DIACが指揮を開始するために必要な最小電流です。感度と堅牢性のバランスをとる値を選択して、誤った旅行や早期障害なしに効果的なトリガーを確保します。

•オンステート電圧（VTO）

これは、DIACが実行中の電圧降下です。低VTOは電力損失を最小限に抑え、伝導中の効率を示します。

•オンステート電流（IT）

これは、DIACが過熱や損傷なしに処理できる最大電流を指定します。DIACのIT評価がアプリケーションと一致するようにして、熱過負荷を防ぎ、寿命を確保します。

•電力散逸（PD）

これは、DIACが実行中に安全に消散できる最大のパワーです。パフォーマンスや信頼性を損なう可能性のある極端な温度を避けるために、効果的な熱管理が必要です。

•操作ジャンクション温度範囲

この範囲は、DIACが確実に動作できる熱制限を定義します。電気特性の変化と熱ストレスの増加により、パフォーマンスはこの範囲外で大幅に低下する可能性があります。

•ブレークオーバー電圧対称

ACアプリケーションでの信頼できる動作には、ブレークオーバー電圧の対称性が必要です。波形の歪みを防ぎ、効率的で信頼できる回路操作を維持するための良好な対称性を確保します。

DIAC発火電圧レベル：何を知る必要がありますか？

DIACの発火電圧、または分解電圧は、通常28Vから42Vの範囲です。このしきい値電圧は、さまざまなアプリケーションでの正確な制御のために主要です。その重要性と運用上のニュアンスの詳細な見方は次のとおりです。

DIACが非導電性から導電性に切り替える特定の電圧は、正確な制御を確保するために必要です。この電圧は、DIACのデータシートに記載されており、最適なパフォーマンスのためにアプリケーションの要件と一致するはずです。

DIACには、導電性を開始するには、通常は約200 µA（0.2 mA）のトリガー電流が必要です。信頼できる効果的な回路性能のために、DIACのトリガー電流を正しく設定する必要があります。適切な発火電圧とトリガー電流でDIACを選択することは、回路設計で信頼できるパフォーマンスを達成するための鍵です。

図6：DB3 DIAC

DB3 DIACの詳細な仕様

DB3 DIACは、その堅牢なパフォーマンスパラメーターに広く使用されています。主要な仕様の詳細な内訳は次のとおりです。

•ブレークオーバー電圧範囲

DB3 DIACは、28〜36Vのブレークオーバー電圧範囲内で動作します。この範囲により、中電圧アプリケーションに適しているため、スイッチングポイントを正確に制御し、回路の安定性と応答性を最適化します。

•最大ブレークオーバー電流

最大ブレークオーバー電流は50µAです。この低電流しきい値により、敏感なトリガーが可能になり、重要なアプリケーションの効率が向上します。

•最大立ち上がり時間

DB3 DIACの立ち上がり時間は2µsに制限されています。モーター速度コントローラーや照明調光器など、迅速に応答する必要があるデバイスの場合、この高速スイッチング容量は重要です。

•操作ジャンクション温度範囲

DIACは、-40°C〜 +125°Cの温度範囲内で効率的に動作します。この幅広い範囲は、さまざまな環境に対するDIACの適応性を示しており、極端な条件下で一貫したパフォーマンスを維持しています。

•州内の繰り返しのピーク電流

DB3 DIACは、120Hzの周波数で2aの繰り返しピーク上の現状電流を処理できます。この機能は、繰り返しの操作中に高電流に耐える強度を示しており、頻繁なスイッチングサイクルを含むアプリケーションに最適です。

LED点滅回路にDIACを実装します

DB3、DB4、またはNTE6408などのDIACの一般的なアプリケーションは、LED点滅回路にあります。この回路は、DIACが実際のアプリケーションでの電力提供をどのように制御するかを効果的に示しています。

ACからDCへの変換

ダイオード修正：2つの1N4007ダイオードは、交互の電流（AC）を直接電流（DC）に変換します。

コンデンサの充電：47µFコンデンサは、DIACの破壊電圧に達するまで、整流DCと充電されます。

図7：ACからDCへの変換

DIAC伝導とLED活性化

電圧がDIACのブレークダウンしきい値に達すると、DIACは導入されます。導電性DIACは、LEDを引き起こします。

図8：LEDアクティベーション

点滅レートの制御

LEDの瞬きレートは、コンデンサの値を変更することで制御できます。静電容量を増やすと充電時間が延長され、瞬き率が遅くなります。静電容量を減らすと、充電時間が短くなり、瞬き率が速くなります。

DIACの長所と短所

長所

対称スイッチング特性：DIACは対称スイッチングを提供し、AC回路の高調波歪みを最小限に抑えます。これにより、波形の完全性と全体的なアプリケーション効率が向上します。

低い州の電圧低下：その伝導状態では、DIACの電圧低下が低く、エネルギー効率が向上します。これにより、高効率アプリケーションにとって重要な伝導力の損失が減少します。

トリガーの容易さ：DIACは、小さな電圧調整により簡単にオンにすることができます。これにより、さまざまな回路設計でシンプルで応答性の高い制御が可能になります。

スムーズな電力制御：他のサイリスタやトライアックとともに使用すると、DIACはスムーズな電力制御を可能にします。これは、光調光器やモータースピードコントローラーなど、段階的な電力変化を必要とするアプリケーションに有益です。

短所

制限された電力機能：DIACは低電力デバイスです。その限られた電力処理は、その使用をより小さく、電力集約型のアプリケーションに制限し、多くの場合、高電力タスクに追加のコンポーネントが必要です。

伝導のしきい値：DIACは通常、約30ボルトを下回ることはありません。これにより、低電圧アプリケーションでのユーティリティが制限され、互換性を確保するために設計中に考慮する必要があります。

高電圧をブロックできない：DIACは高電圧をブロックできません。これにより、高電圧の分離を必要とするアプリケーションに適していないため、代替ソリューションまたは追加の保護コンポーネントが必要です。

図9：DIACとTriacの違い

12. DIAC vs. Triac：違い

建設と 手術	diac	トライアック
	DIACには2つの端子があり、aとして機能します ゲート端子のない双方向スイッチ。	Triacには3つの端子があります。ゲートと 2つの主要な端子。
	それ どちらでもブレークオーバー電圧に達した後にのみ電流を実行します 方向、シンプルですが、制御の柔軟性は制限されています。	それはその後にのみ電流を伝導します ブレークオーバー電圧にどちらの方向にも到達し、シンプルになりますが 制御の柔軟性が制限されています。
アプリケーションとパフォーマンス	通常、安定化するためにトライアックで使用されます ACサイクルの両方の半分にわたる発火角。	DIACSによって強化され、一貫性があります 切り替え特性。
	高調波の歪みを最小限に抑えます モータースピードなどのアプリケーションにとって理にかなっている非対称発火 コントローラーと光調光器。	必要なアプリケーションに適しています 正確な制御とさまざまな負荷タイプを処理できます。
パワーハンドリングと制御	低電力デバイスは適しています トリガーメカニズム。	重要な電力レベルを制御できます さまざまな負荷タイプの処理に汎用性があります。
	大きな電流を直接管理することはできません 電圧。	必要な堅牢なアプリケーションに最適です 工業モーターなどの高電圧と電流の直接制御 コントローラーと家電製品。
保護と信頼性	限られた保護機能	単一融合を装備できます 保護、過負荷条件に対する信頼性の向上
		安全性の高いアプリケーションに適しています 幅広い電気用途に適応できます。

チャート 2：DIAC vs. Triac：違い

DIACの一般的なアプリケーション

DIACは、主に対称的な活性化を必要とするアプリケーションでトライアックまたは他のサイリスタをトリガーするために使用されます。これらは、温度変調システム、光調光器、および位相制御回路のモーター速度調節に必要です。以下は、詳細な説明を含む特定のアプリケーションです。

熱制御

コンデンサ（C1）とチョーク（L）を備えたLCネットワークは、非導電性の場合、トライアック全体の電圧エスカレーションを緩和します。ポテンショメータ（R2）は、ACサイクルの両方の半分にわたって電圧を調整します。DIAC全体に接続された抵抗（R4）は、滑らかな制御を保証します。Triacの伝導期間は、加熱要素によって生成された熱と直接相関しています。

図10：光調光器

軽い調光器

DIACは、RCフェーズシフトネットワークで動作し、Triac操作を管理します。RC構成は、Triac Gate電圧を変調します。コンデンサ（C3）電圧がDIACの分解閾値を超えると、DIACはC3を排出し、Triacのゲートをトリガーします。抵抗を調整すると、トライアックの発火角が変化し、光強度が調節されます。

近接検出器回路

SCRは荷重と直列です。プログラム可能なユニクショントランジスタ（PUT）が検出プローブに接続します。近くの存在からの静電容量の増加は、プットを引き起こし、SCRを引き起こし、負荷をアクティブにします。

図11：自動ナイトランプ回路

自動ナイトランプ

この回路は、周囲光が減少するにつれてLDR、トライアック、およびDIACを使用し、DIACジャンクションの電圧が上昇します。DIACとトライアックがトリガーすると、ランプが照らされます。光の増加は電圧を低下させ、ランプをオフにします。

振幅トリガースイッチ

DIACを使用して、入力電圧振幅に基づいてスイッチを作動させます。電圧が設定されたしきい値を超えると、DIACが導入され、負荷がアクティブになります。振幅に敏感なスイッチングメカニズムの作成に最適です。

電子DCスイッチ

安定した電圧でその伝導閾値近くにDIACを維持します。わずかな電圧の増加により、電圧がゼロに戻るまでDIACが走行します。

電動ラッチリレー

DIACは、安定した電圧下で非導電性です。電圧の増加により、DIACが走行し、信号が停止するまでリレーをラッチします。

ラッチングセンサー回路

センサーによってトリガーされると、DIACは導入されます。回路は、手動でリセットされるまでトリガーされたままです。

DC過負荷回路ブレーカー

供給電圧が設定レベルを超えた場合、負荷を取り外します。DIACは、過剰な電圧を検出するとアクティブになり、トランジスタとリレーをトリガーして負荷接続を削減します。

ACオーバーロード回路ブレーカー

AC電圧にコンデンサとダイオード整流器を使用します。AC電源システムを保護します。

位相制御トリガースイッチ

DIACを使用して、トライアックの発火角を調整します。カスタマイズされた位相パルス出力が必要な状況に必要です。

結論

特定の電圧しきい値に到達すると、DIACの電流を両方向に実行する能力は、AC制御アプリケーションで不可欠なコンポーネントになります。その対称スイッチング特性は、波形の完全性と全体的な回路効率を維持するための最小限の高調波の歪みを保証します。DIACの構造の詳細な調査は、双方向伝導のために設計された洗練された5層構造を明らかにしていますが、そのVI特性は、正確な制御に不可欠な異なる操作段階を示しています。

光調光器からモータースピードコントローラーまでのDIACの実用的なアプリケーションは、さまざまな設定での電力提供の管理における汎用性と有効性を強調しています。DIACとTriacsを統合することにより、エンジニアは制御された調整可能な出力を実現し、電子デバイスのパフォーマンスと信頼性を向上させることができます。インストールからトラブルシューティングまで、DIAC操作のニュアンスを理解することで、堅牢で効率的な電子回路の開発が可能になり、これらのコンポーネントが最新の電子技術の進歩において主要なままであることが保証されます。

よくある質問[FAQ]

1.回路のDIACとは何ですか？

DIAC（交互の電流用のダイオード）は、印加電圧の極性に関係なく、ブレークオーバー電圧に到達した後にのみ電流を伝導できる半導体デバイスです。これは、それが双方向のデバイスであることを意味し、トリガーされた後に両方向の電流の流れを可能にします。

2. DIACはどこで使用しますか？

DIACは、相制御とトライアックのトリガーを含むアプリケーションで一般的に使用されます（別のタイプの双方向半導体デバイス）。通常、光調光器、電動モーターの速度制御、およびその他のACスイッチングアプリケーションで見つかります。DIACは、安定したトリガーパルスをTRIACに提供し、信頼できる動作を確保するのに役立ちます。

3.なぜDIACが重要なのですか？

DIACは、Triacsなどのデバイスの正確なトリガーメカニズムを提供するため、重要です。DIACは、一貫した安定したトリガーパルスを確保することにより、AC負荷のスムーズで制御可能な切り替えを達成するのに役立ちます。これにより、光調光やモーター速度制御など、電力の正確な制御が必要なアプリケーションに対して決定的になります。

4. DIACの例は何ですか？

DIACの一般的な例はDB3です。これは、トライアックをトリガーするための電子回路で広く使用されています。DB3の典型的なブレークオーバー電圧は約30Vです。DIACの電圧がこのレベルに達すると、低耐性状態に切り替わり、電流が流れて接続されたトライアックをトリガーします。

5. DIACはどのタイプのスイッチですか？

DIACは、双方向トリガースイッチの一種です。手動で動作する従来のスイッチとは異なり、DIACは、それに加えられた電圧に基づいて自動的に動作します。電圧がブレークオーバーしきい値を超えると、DIACは高耐性状態から低抵抗状態に切り替わり、電流が通過することができます。この自動トリガー特性により、AC回路の正確な制御アプリケーションに役立ちます。