当涉及到DC-DC转换器，电动机速度控制器，电动机驱动器和频率控制器等开关电路时，BJT，SCR，IGBT，MOSFET和TRIAC等电力电子开关是非常重要的组件。每种设备都有其独特的特性和因此它们具有自己的特定应用程序。在本教程中，我们将学习TRIAC，它是一种双向设备，意味着它可以在两个方向上传导。由于此特性，TRIAC仅用于涉及正弦交流电源的地方。
TRIAC简介
术语TRIAC代表TRI颂为一个lternating Ç urrent。它是一个类似于SCR（晶闸管）的三端开关设备，但由于它是通过组合两个处于反并联状态的SCR构成的，因此可以在两个方向上进行导通。TRIAC的符号和引脚如下所示。
由于TRIAC是双向设备，因此当触发栅极端子时，电流可以从MT1流向MT2，也可以从MT2流向MT1。对于TRIAC，要施加到栅极端子的触发电压相对于端子MT2可以为正或负。因此，这会将TRIAC置于以下四种工作模式中
- MT2上的正电压和到门的正脉冲（象限1）
- MT2上的正电压和门极的负脉冲（象限2）
- MT2处的负电压和栅极的正脉冲（象限3）
- MT2的负电压和栅极的负脉冲（象限4）
TRIAC的VI特性
下图说明了每个象限中TRIAC的状态。
可以通过查看TRIAC的VI特性曲线图来了解TRIAC的开启和关闭特性。由于TRIAC只是两个SCR在反平行方向上的组合，因此VI特性图看起来与SCR相似。正如你所看到的TRIAC大多在1操作ST象限和3次象限。
开启特性
为了接通三端双向可控硅开关元件，必须向三端双向可控硅开关元件的栅极引脚提供正或负的栅极电压/脉冲。当触发内部两个SCR之一时，TRIAC开始根据MT1和MT2端子的极性进行导通。如果MT2为正且MT1为负，则第一SCR导通；如果MT2端子为负且MT1为正，则第二SCR导通。这样，任一个SCR都将始终保持导通状态，从而使TRIAC成为AC应用的理想选择。
必须将施加到栅极引脚以使TRIAC导通的最小电压称为阈值栅极电压（V GT），通过栅极引脚产生的电流称为阈值栅极电流（IGT）。一旦施加了此电压，可控硅正向偏置于栅极引脚并开始导通，可控硅从截止状态变为导通状态所需的时间称为导通时间（t on）。
就像可控硅一样，可控硅一旦被开启，除非被换向，否则将保持开启状态。但是对于这种情况，通过TRIAC的负载电流应大于或等于TRIAC的锁存电流（IL）。因此可以得出结论，只要负载电流大于锁存电流的值，即使在删除栅极脉冲之后，TRIAC仍将保持导通状态。
与锁存电流类似，电流的另一个重要值称为保持电流。使TRIAC保持在正向导通模式的最小电流称为保持电流（I H）。双向可控硅仅在通过保持电流和闭锁电流后才进入连续导通模式，如上图所示。同样，任何TRIAC的锁存电流值将始终大于保持电流的值。
关断特性
关闭TRIAC或任何其他功率设备的过程称为换向，与之相关联的执行任务的电路称为换向电路。关闭TRIAC的最常用方法是减小通过TRIAC的负载电流，直到负载电流低于保持电流（I H）为止。这种换向在直流电路中称为强制换向。我们将详细了解如何通过TRIAC应用电路打开和关闭TRIAC。
TRIAC应用
TRIAC非常常用于必须控制交流电源的地方，例如，它用于吊扇的调速器，AC灯泡调光器电路等。让我们研究一个简单的TRIAC开关电路，以了解其实际工作原理。
在这里，我们已使用TRIAC通过按钮打开和关闭交流负载。然后，通过TRIAC将市电电源连接到一个小灯泡，如上所示。当开关闭合时，相电压通过电阻器R1施加到TRIAC的栅极引脚。如果此栅极电压高于栅极阈值电压，则电流将流过栅极引脚，该电流将大于栅极阈值电流。
在这种情况下，TRIAC进入正向偏置，负载电流将流过灯泡。如果负载消耗足够的电流，则可控硅进入锁存状态。但是，由于这是交流电源，因此电压在每个半周期将达到零，因此电流也将瞬间达到零。因此，在该电路中不可能进行锁存，一旦开关断开并且此处不需要整流电路，TRIAC将关闭。 TRIAC的这种换向称为自然换向。现在，让我们使用BT136 TRIAC在面包板上构建该电路，并检查其工作原理。
为了安全起见，在使用交流电源时，需要谨慎操作，将工作电压降低。使用变压器将230V 50Hz（在印度）的标准交流电源降低到12V 50Hz。连接了一个小灯泡作为负载。完成后，实验设置如下所示。
当按下按钮时，栅极引脚接收栅极电压，因此TRIAC导通。只要按住按钮，灯泡就会发光。释放按钮后，可控硅将处于锁定状态，但是由于输入电压为交流电，所以可控硅将通过低于保持电流的电流，因此可控硅将关闭，视频中也可以找到完整的工作原理。在本教程末尾给出。
使用微控制器的TRIAC控制
当TRIAC用作调光器或用于相位控制应用时，必须使用微控制器来控制提供给栅极引脚的栅极脉冲。在这种情况下，栅极引脚也将使用光耦合器隔离。相同的电路图如下所示。
为了使用5V / 3.3V信号控制TRIAC，我们将使用一个光耦器，例如MOC3021，其内部具有一个TRIAC。TRIAC可以通过发光二极管由5V / 3.3V触发。通常的PWM信号将被施加到1日MOC3021的销和所述PWM信号的频率和占空比进行变化，以获得所需的输出。此类电路通常用于灯泡亮度控制或电机速度控制。
速率效应–缓冲电路
所有TRIAC都有一个称为速率效应的问题。就是说，当MT1端子由于开关噪声或瞬变而遭受急剧的电压升高或电涌时，TRIAC会误将其作为开关信号中断并自动导通。这是因为端子MT1和MT2之间存在内部电容。
解决此问题的最简单方法是使用缓冲电路。在上述电路中，电阻器R2（50R）和电容器C1（10nF）共同形成一个RC网络，用作缓冲电路。此RC网络将观察到提供给MT1的任何峰值电压。
齿隙效应
设计人员在使用TRIAC时将面临的另一个常见问题是间隙效应。当使用电位计控制TRIAC的栅极电压时，会发生此问题。当POT变为最小值时，不会在栅极引脚上施加任何电压，因此负载将被关闭。但是当POT变为最大值时，由于引脚MT1和MT2之间的电容效应，可控硅将不会导通，该电容器应找到一条放电路径，否则将不允许TRIAC导通。该效果称为反冲效果。通过简单地引入与开关电路串联的电阻器来为电容器放电提供路径，可以解决此问题。
射频干扰（RFI）和TRIAC
TRIAC开关电路更容易受到射频干扰（EFI）的影响，因为当负载打开时，电流突然从0A升高到最大值，从而产生电脉冲突发，从而导致射频接口。负载电流越大，干扰越严重。使用LC抑制器之类的抑制器电路将解决此问题。
TRIAC –局限性
当需要在两个方向上切换交流波形时，可控硅显然是首选，因为它是唯一的双向功率电子开关。它的作用就像两个SCR背靠背连接，并且具有相同的属性。尽管在使用TRIAC设计电路时，必须考虑以下限制
- TRIAC内部具有两个SCR结构，一个在正向半导通，另一个在负向半导通。但是，它们不会对称触发，从而导致输出的正半周和负半周不同
- 另外，由于开关不是对称的，因此会导致高次谐波，这会在电路中产生噪声。
- 此谐波问题还将导致电磁干扰（EMI）
- 在使用感性负载时，存在涌入电流流向电源的巨大风险，因此应确保TRIAC完全关闭，并且感性负载会通过备用路径安全放电