دیاک (DIAC) چیست؟ آشنایی با ساختار، کاربرد و روش تست آن
دیاک یک سوئیچ الکترونیکی دو جهته است که در ولتاژ شکست، رسانا می شود. این قطعه به دلیل ساختار داخلی خاص خود، قادر به عبور جریان در هر دو جهت است و به عنوان یک عنصر کنترل نشده در مدارهای الکترونیکی به کار می رود. ساختار DIAC بصورت سه و پنج لایه بوده و از مولتی متر و بررسی ولتاژ شکست می توان برای تست دیاک استفاده کرد. در صنعت چاپ PCB، دیاک ها نقش مهمی در کنترل جریان و ولتاژ مدارهای مختلف ایفا می کنند. همچنین با استفاده از دیاک می توان عملکرد مدارهای الکترونیکی را بهینه کرد و از آن ها در دستگاه های متنوعی مانند لامپ های کم مصرف، المنت های گرمایشی و درایورهای موتور استفاده نمود.
دیاک چیست؟
دیاک یا دایاک DIAC مخفف عبارت Diode for Alternating Current است که DI آن به معنای دیود (یک قطعه الکترونیکی دیگر) و AC آن به معنای جریان متناوب می باشد. در واقع دیاک DIAC (دیود جریان متناوب) یک نوع دیود است که در صورت کافی بودن میزان ولتاژ، باز می شود و به جریان برق اجازه عبور می دهد. همچنین به DIAC قطعه نیمه هادی نیز می گویند که از خانواده تریستور بوده و به دلیل اینکه ترمینال کنترل یا گیت ندارد، یک کلید کنترل نشده است.
در لیست کامل قطعات الکترونیکی، دیاک به صورت اختصاصی برای راه اندازی ترایاک و SCR ساخته شده است و برخلاف دیودهای معمولی، در هر دو جهت جریان را از خود عبور می دهد. همین ویژگی جریان دو جهت، باعث شده تا از DIAC برای کاربردهای تریگر متقارن نیز استفاده شود.
آشنایی با ساختار دیاک
ساختار دیاک به گونه ای طراحی شده است که تا وقتی ولتاژ اعمال شده به آن به یک مقدار مشخص (ولتاژ شکست) نرسد، در حالت خاموش باقی بماند. هنگامی که ولتاژ به این مقدار برسد، دیاک به طور ناگهانی روشن شده و جریان را از خود عبور می دهد.
DIACها به دو شکل سه لایه و پنج لایه ساخته می شوند که در هر دو آنها هیچ پایانه کنترلی وجود ندارد و و سوئیچینگ به صورت خودکار بر اساس ولتاژ اعمال شده اتفاق می افتد. در بیشتر کاربردها، دیاک های سه لایه به دلیل سادگی و قیمت پایین تر ترجیح داده می شوند. اما در مواردی که به ولتاژ شکست بالاتر یا پایداری بیشتر نیاز است، دیاک های پنج لایه انتخاب بهتری هستند.
دیاک سه لایه:
دیاک های سه لایه ساده ترین و رایج ترین نوع DIAC هستند که از سه لایه متناوب و از مواد نوع P و N تشکیل شده اند. ولتاژ شکستی دیاک سه لایه در حدود 30 ولت بوده و سوئیچینگ در آنها زمانی اتفاق می افتد که اتصالی که بایاس معکوس است، شکست معکوس را تجربه می کند.
دیاک پنج لایه:
دیاک های پنج لایه از پنج لایه متناوب تشکیل شده اند و نسبت به نوع سه لایه، ساختار پیچیده تر و ولتاژ شکست بالاتری هم دارند. ساختار پیچیده تر این نوع دیاک ها باعث پایداری بیشتر و قابلیت تحمل جریان بالاتر آن ها شده و به همین دلیل برای کاربردهایی که به ولتاژهای بالاتری نیاز دارند، از آنها استفاده می شود. همچنین در دیاک های پنج لایه، می توان مسیر جریان را به عنوان دو دیود شکست پشت به پشت در نظر گرفت.
نماد دیاک چگونه است و چه کاربردی دارد؟
نماد DIAC در نمودارهای مدار، در واقع نمایش ساده شده ای از عملکرد داخلی این قطعه الکترونیکی است. همان طور که در تصویر مشاهده می کنید، نماد دیاک دو خط مستقیم موازی را نشان می دهد که در وسط به هم نزدیک شده اند. این نماد نشان می دهد DIAC یک قطعه نیمه رسانا دو پایانه می باشد و می تواند در هر دو جهت جریان را از خود عبور دهد. (مانند دو دیود که به صورت موازی و در جهت مخالف به هم متصل شده اند)
سادگی نماد دیاک به مهندسان الکترونیک کمک می کند تا به سرعت آن را در مدار تشخیص دهند و عملکرد آن را درک کنند. همچنین برخلاف دیودها، DIAC قطبیت مشخصی ندارد و در هر دو جهت می تواند جریان را هدایت کند. به همین دلیل، نیازی به مشخص کردن آند و کاتد در نماد دیاک نیست. به جای استفاده از اصطلاحات آند و کاتد که برای دیودها به کار می رود، می توان آن ها را به عنوان A1 و A2 یا MT1 و MT2 برچسب گذاری کرد، که MT مخفف “ترمینال اصلی” (Main Terminal) است. و علت نام گذاری آن به دلیل عدم وجود قطبیت مشخص در دیاک می باشد.
کاربرد نماد دیاک چیست؟
نماد دیاک در مدارهای الکترونیکی برای نشان دادن حضور این قطعه و نحوه اتصال آن به سایر قطعات استفاده می شود. با استفاده از این نماد، مهندسان می توانند مدار را تحلیل کرده و عملکرد آن را پیش بینی کنند.
عملکرد دیاک چگونه است؟
عملکرد DIAC به این صورت است که هر دیاک ولتاژ مشخصی دارد که به آن ولتاژ شکست (VBO) می گویند. این ولتاژ بسته به ساختار داخلی DIAC متفاوت است. هنگامی که ولتاژ اعمال شده به دیاک به این مقدار برسد، دیاک به طور ناگهانی رسانا شده و اجازه می دهد جریان برق به راحتی از آن عبور کند. نام این پدیده شکست دیاک می باشد.
دیاک یک قطعه دو طرفه است یعنی برای آن فرقی نمی کند ولتاژ اعمال شده مثبت یا منفی باشد، زیرا DIAC در هر دو حالت می تواند کار کند. این ویژگی، دیاک را برای کاربرد در مدارهای جریان متناوب (AC) بسیار مناسب ساخته است.
نکته مهم دیگر در مورد عملکرد این قطعه الکترونیکی، جریان نگهدارنده (Holding Current) است. تا زمانی که جریان عبوری از DIAC از این مقدار بیشتر باشد، دیاک در حالت رسانا باقی می ماند؛ اما اگر جریان از این مقدار کمتر شود، دیاک به حالت غیررسانا برمی گردد.
معرفی مشخصات دیاک (DIAC)
دیاک (DIAC) یک قطعه الکترونیکی نیمه هادی دو پایانه است که به عنوان یک سوئیچ کنترل نشده عمل می کند. به عبارتی ساده تر، دیاک زمانی که ولتاژ اعمال شده به آن به یک مقدار مشخص (ولتاژ شکست) برسد، به طور ناگهانی رسانا می شود و اجازه می دهد تا جریان برق از آن عبور کند.
برای انتخاب دیاک برای یک کابرد خاص و در طراحی مدار، خیلی خوب است که درک صحیحی از چیستی این قطعه و پارامترهای مختلف آن داشته باشیم تا دیاکی را انتخاب کنیم که مشخصات آن با نیازهای کاربردمان مطابقت داشته باشد. موارد زیر از مهم ترین مشخصات دیاک هستند.
| نام مشخصات | کاربرد |
| ولتاژ شکست (VBO) | حداقل ولتاژی که برای روشن کردن دیاک نیاز است را ولتاژ شکست می نامند. |
| جریان شکست (IBO) | IBO جریانی است که در هنگام ولتاژ شکست از دیاک عبور می کند. این مشخصه کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و معمولا در دیتا شیت ها ذکر نمی شود. |
| ولتاژ حالت روشن (VTO) | VTO ولتاژی است که پس از روشن شدن دیاک روی آن می افتد و این مقدار معمولا کم است. |
| جریان حالت روشن (IT) | حداکثر جریانی که دیاک می تواند در حالت روشن تحمل کند را جریان حالت روشن می گویند. |
| اتلاف توان (PD) | به حداکثر توانی که دیاک بدون آسیب دیدن تحمل می کند، اتلاف توان یا PD می گویند. |
| محدوده کاری دمای محل پیوند | محدوده کاری دمای محل پیوند، محدوده دمایی است که دیاک می تواند در آن به درستی کار کند. |
| تقارن ولتاژ شکست | تقارن ولتاژ شکست نشان می دهد که آیا ولتاژ شکست دیاک در جهت مثبت و منفی یکسان است یا یکسان نیست. |
| ظرفیت پارازیتی | دیاک دارای یک ظرفیت پارازیتی است که می تواند بر عملکرد آن در فرکانس های بالا تاثیر بگذارد. |
| زمان روشن شدن و خاموش شدن | مدت زمانی که طول می کشد تا دیاک از حالت غیر رسانا به حالت رسانا یا برعکس تغییر حالت دهد را “زمان روشن شدن و خاموش شدن” می نامند. |
| پایداری حرارتی | میزان تغییرات مشخصات دیاک با تغییر دما را پایداری حرارتی می گویند. |
| مقاومت دینامیکی | مقاومت دینامیکی به معنای مقاومت دیاک در حالت رسانا است. |
کاربرد دیاک چیست؟
دیاک یک قطعه الکترونیکی با ساختار ساده و عملکرد خاص است که در بسیاری از مدارهای الکترونیکی به ویژه در مدارهایی که با جریان متناوب سروکار دارند، کاربردهای متنوعی دارد. اصلی ترین کاربرد دیاک، راه اندازی ترایاک و SCR است. ترایاک و SCR هر دو قطعاتی برای کنترل جریان متناوب هستند، که دیاک با ایجاد کردن یک پالس ولتاژ در زمان مناسب، باعث روشن شدن آنها می شود. با این عمل، امکان کنترل جریان در مدار نیز به وجود می آید. علاوه بر راه اندازی ترایاک و SCR، از دیگر کاربردهای مهم دیاک، می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- کنترل سرعت یک موتور عمومی
- مدار کنترل حرارت
- مدارهای استارتر لامپ های فلورسنت
- مدار دیمر لامپ
- مدارهای تغذیه سوئیچینگ
تست دیاک و اهمیت آن
تست دیاک برای تعیین مشخصات، عیب یابی مدار، تشخیص قطعه معیوب و از همه مهم تر اطمینان از عملکرد صحیح یک دیاک در مدار، بسیار ضروری می باشد. این تست نیاز به دانش کافی در زمینه الکترونیک و تجهیزات اندازه گیری دارد و در صورت نداشتن مهارت کافی، باید این کار به یک متخصص سپرده شود. در تست DIAC برای به دست آوردن نتایج دقیق باید دقت زیادی به خرج داد و همچنین باید مشخصات اندازه گیری شده را با مشخصات فنی دیاک چک کرد تا از صحت عملکرد آن، مطمئن شد.
در معرفی انواع روش های تست دیاک می توان به دو مورد تست DIAC با مولتی متر و تست دیاک با مدار تست اختصاصی اشاره کرد.
تست دیاک با مولتی متر
از ساده ترین روش ها برای بررسی سلامت اولیه یک دیاک، استفاده از مولتی متر دیجیتال است که به به روش اهم متر قابل انجام می باشد.
روش اهم متر برای تست دیاک
مراحل انجام تست با روش اهم متر، به شرح زیر می باشد:
- تنظیم مولتی متر: مولتی متر خود را در مقیاس اهم (Ω) قرار دهید.
- اتصال پروب ها: پروب های مولتی متر (سر مولتی متر دیجیتال) را به دو پایانه دیاک وصل کرده و مقدار مقاومت نشان داده شده بر روی مولتی متر را یادداشت کنید.
- تغییر جهت پروب ها: در این مرحله پروب ها (سرهای مولتی متر دیجیتال) را جابجا کرده و مجددا مقاومت را اندازه گیری و یادداشت کنید.
تست دیاک با مدار تست اختصاصی
برای بررسی سلامت و عملکرد یک دیاک، روش تست با مدار تست اختصاصی نسبت به روش تست با مولتی متر، دقیق تر و کامل تر است. علت این دقت نیز به خاطر شرایط واقعی و دقیقی می باشد که مدار تست اختصاصی برای DIAC فراهم می کند. به عبارتی مدار تست اختصاصی شرایط کاری واقعی دیاک را شبیه سازی کرده و دیاک در یک مدار الکترونیکی خاص که به طور ویژه برای تست طراحی شده است، قرار می گیرد.
مراحل تست دیاک با مدار تست اختصاصی به شرح زیر است.
- آماده سازی مدار: مدار تست را مطابق با طرح و مشخصات آن مونتاژ کنید.
- اتصال دیاک و اعمال ولتاژ: DIAC را به مدار تست متصل کرده و به آرامی ولتاژ را افزایش دهید تا دیاک روشن شود.
- اندازه گیری پارامترها: ولتاژ و جریان را در لحظه روشن شدن دیاک اندازه گیری کنید و برای اطمینان از سلامت و عملکرد صحیح قطعه، نتایج حاصل از اندازه گیری را با مشخصات فنی دیاک مقایسه کنید.
جمع بندی؛ همه آنچه درباره دیاک باید بدانید!
دیاک، یک قطعه الکترونیکی دو پایانه است که به عنوان سوئیچ جریان متناوب عمل می کند. ساختار ساده اما کارآمد DIAC از لایه های نیمه رسانا تشکیل شده و در هنگام رسیدن ولتاژ به یک حد مشخص، رسانا می شود. از مشخصات این قطعه الکترونیکی می توان به ولتاژ شکست، جریان حالت روشن، اتلاف توان و… اشاره کرد. برای تعیین این مشخصات باید تست دیاک را با استفاده از روش مولتی متر انجام داد. کاربرد دیاک برای مدار کنترل حرارت، مدارهای تغذیه سوئیچینگ، مدار دیمر لامپ و… می باشد.
سوالات متداول در خصوص دیاک
نمودار مشخصه ولتاژ – جریان دیاک چیست؟
نمودار مشخصه ولتاژ – جریان DIAC، یک منحنی هیسترزیس را نشان می دهد و بیانگر این است که دیاک در ولتاژهای مختلف، رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد.
معایب استفاده از دیاک چیست؟
ولتاژ شکست محدود و سرعت سوئیچینگ پایین از مهم ترین معایب استفاده از دیاک هستند.
چه عواملی بر عملکرد دیاک تاثیر می گذارند؟
ولتاژ شکست، دمای محیط و جریان نشتی بر عملکرد دیاک تاثیر می گذارند.
