Как проверить исправность симистора

Для управления мощностью используются тиристоры. Их применяют в регуляторах света или при контроле оборотов двигателей. В процессе ремонта выявить неисправность такой радиодетали с помощью мультиметра несложно. Все тиристоры проверяются одинаково. Зная, как проверить BTB16-700BW, можно будет определить работоспособность и других элементов тиристорного семейства.

Назначение и устройство

Тиристор — это электронный прибор, построенный на монокристалле полупроводника с несколькими p-n переходами. Характеризуется такое устройство двумя устойчивыми режимами работы: закрытым, когда проводимость отсутствует, и открытым — прибор находится в состоянии высокой проводимости. Тиристор можно рассматривать как электронный ключ. В зависимости от его состояния электрический сигнал может как поступать далее на схему, так и нет.

В семейство тиристоров входит несколько видов приборов, различающихся по виду проводимости, например, симистор, динистор, тринистор. Для работы в цепи переменного тока используется симистор, поскольку он может проводить ток в любом направлении. Такой прибор в своей конструкции имеет три вывода, поэтому в английской литературе он называется TRIAC (triode for alternating current), что переводится как триод переменного тока.

Два вывода устройства называются управляемыми, а один — управляющим. Симистор не имеет анода и катода. В электрических схемах электронный ключ подключается последовательно с нагрузкой. Для его перехода из закрытого состояния в открытое на управляющий вывод устройства должен поступить сигнал определённой амплитуды, при этом ток сможет беспрепятственно протекать в обоих направлениях.

Особенностью симистора является то, что для поддержания того или иного его состояния не требуется постоянное присутствие напряжения на переключающем электроде, а для изменения проводимости хватит лишь короткого импульса. Но при этом существует условие, заключающееся в том, что через управляемые выводы должен протекать ток некой величины, называемый током удержания.

На схемах и в технической литературе симистор подписывается буквами VS с цифрой, указывающей на его порядковый номер. Изображается он в виде параллельно стоящих относительно друг друга треугольников с противоположно направленными вершинами. С основания одной из геометрических фигур выводится площадка, обозначаемая латинской буквой G (затвор). Два других вывода подписываются T1 и T2, обозначая силовые выводы. В некоторых схемах управляемые электроды могут обозначаться буквой A.

Интересным фактом является то, что этот полупроводниковый прибор был изобретён в Мордовском научно-исследовательском электротехническом институте в 1963 году.

Принцип работы

Хоть элемент является довольно надёжным прибором, случается так, что он выходит из строя. Но чтобы выполнить правильно проверку симистора, необходимо уметь не только пользоваться измерительными поборами, а также понимать суть его работы.

Представить полупроводниковый элемент можно двумя тиристорами, которые подключены относительно друг друга встречно-параллельно. Как и диод, триак имеет p-n переходы, но их количество у него больше. Структура прибора состоит из пяти чередующихся слоёв. В зависимости от приложенного напряжения к управляющему выводу в барьерных переходах начинаются процессы рекомбинации и движения основных носителей заряда или, наоборот, расширение запрещённых зон.

Симистор переходит в состояние, когда через него могут свободно проходить заряды, при выполнении двух условий:

• на его управляющий вывод подаётся ток нужной амплитуды (отпирающий);
• разность потенциалов между управляемыми электродами соответствует некоторой величине, определяющейся параметрами устройства.

В иных же случаях полупроводниковый ключ окажется запертым. При использовании прибора в схемах с переменным сигналом на выводах будет постоянно изменяться полярность напряжения, поэтому режим работы устройства разделяют на четыре квадранта. В каждом квадранте существуют свои условия для отпирания или запирания.

Если между силовыми выводами разность потенциалов равна V A1-A2 >0, а относительно управляющего электрода на входе A1 находится отрицательное напряжение, то симистор соответствует второму квадранту с определёнными его значениями отпирающего (Igt) и удерживающего (In) токов.

Из-за своей особенности работы такой тип тиристоров изначально использовался в качестве управляющего элемента на производственных станках, позволяя на них плавно подавать ток. Это были довольно габаритные устройства, требующие массивного охлаждения. Но эволюция прибора привела к уменьшению габаритов и улучшению технического процесса изготовления. Это дало возможность применять триаки совместно с компрессорным оборудованием, электронагревательными системами, электроинструментами и зарядными блоками.

Характеристики прибора

Как и любой электронный полупроводниковый прибор, симистор характеризуется рядом технических параметров. Именно они дают возможность использовать его в том или ином оборудовании. Правильность работы устройства определяется соответствием заявленных характеристик реальным, а суть измерений сводится к получению значений этих параметров.

Для комплексного измерения характеристик требуются специализированные приборы, недоступные для бытового применения, поэтому для проверки симистора радиолюбители чаще всего используют тестер и специальные схемы. Например, популярный симистор BTB16-700BW характеризуется следующими техническими параметрами:

1. Максимальное напряжение Vrpm — 700 В. Обозначает граничную разность потенциалов, превышение которой приводит к повреждению структуры элемента.
2. Циклическое импульсное напряжение Vdrm — 700 В. Даже если электронный ключ будет закрыт, а уровень сигнала, приложенный на элемент, превысит 700 вольт, его переходы выйдут из строя.
3. Наибольшее значение среднего тока в открытом состоянии Irms — 16 A. Характеризует силу тока синусоидальной формы, способную проходить через симистор продолжительное время без его выхода из строя.
4. Пиковое значение импульсного тока Itsm равно 168 A. Этот параметр обязательно указывается со временем, в течение которого прибор не получит повреждения. Так, для BTB16–700BW оно составляет 16,7 ms.
5. Ток затвора Ig — 10—50 mA. Зависит от полярности напряжения, приложенного к выводам устройства, и параметров входного сигнала. Указывается в виде интервала.
6. Скорость нарастания тока dI/dT — 14 А/мс. Определяется для открытого состояния. Если она будет превышена, то элемент выйдет из строя.
7. Время включения t — 2мкс. Показывает время, прошедшее до достижения током на затворе 10% от своего наибольшего значения, когда при этом напряжение между силовыми электродами уменьшилось на такой же процент.
8. Скорость роста напряжения dV/dT — 1000 В/мкс. Если это значение будет больше указанного, то прибор не сможет правильно работать, то есть возникнут ложные открывания и закрывания.

Кроме этих параметров часто указываются и второстепенные характеристики, например, рабочий диапазон температур (от –40 °C до +125 °C), тип корпуса (TO-220 AB).

Тестирование элемента

Существует несколько способов проверки симистора на работоспособность. Для самого простого понадобится только лишь мультиметр, а для более сложных измерений — автономный источник питания или тестовая схема.

С помощью тестера проверка происходит с использованием знаний, основанных на принципе работы симистора. Диагностика мультиметром не сможет определить все характеристики элемента, но вполне достаточной будет для первичного тестирования работоспособности.

Простую проверку можно осуществить, используя лампочку и элемент питания. Для этого одна клемма батарейки подключается на управляющие и рабочие выводы симистора, а вторая — на цоколь лампочки. Вывод элемента соединяется с центральным контактом осветителя. В этом случае переход должен быть открыт, тогда лампочка загорится.

Если же ещё до подачи напряжения на управляющий вывод осветительное устройство загорелось, то это говорит о том, что симистор неисправен, а его переходы пробиты. Такой элемент можно дальше не проверять, так как он неисправный.

Проверка тестером

Для проведения тестов подойдёт прибор любого типа действия, но при этом необходимо, чтобы значения выдаваемого им тока хватило для переключения элемента. Поэтому более предпочтительным будет использование аналогового прибора. Например, чтобы проверить тестером BTB12-800CW, понадобится обеспечить ток порядка 30 мА, а для BTB16-700BW этот показатель должен быть равен 15 мА.

Также понадобится обратить внимание на состояние батарейки, стоящей в тестере. В цифровом устройстве на экране не должен высвечиваться значок замены батарейки, а в аналоговом при закорачивании щупов друг на друга стрелка должна указывать на ноль.

Суть измерения сводится к проверкам переходов прибора. Для этого тестер переключается в режим прозвонки сопротивлений на самый маленький диапазон. Выполнять проверку лучше всего в следующей последовательности:

1. Измерительные щупы подключаются к силовым выводам симистора T1 и T2. Если радиоэлемент исправен, то мультиметр должен показать бесконечно большое сопротивление.
2. Меняется полярность приложенного сигнала на рабочих выводах. Для этого измерительные щупы переставляются. Сопротивление также должно быть большим.
3. Кратковременно соединяется рабочий вывод T1 или T2 и управляющий электрод G.
4. Снова измеряется сопротивление перехода между T1 и T2. В одну сторону оно должно измениться. Так, для BTB12-800CW оно составит около 50 Ом.
5. Изменяется полярность. При этом импеданс перехода должен быть большим, что соответствует отсутствию обратного пробоя.

Такое поведение симистора при проверке тестером говорит о большой вероятности его исправности. Также стоит отметить, что во время такой проверки необязательно полностью выпаивать радиоэлемент из цепи, а достаточно лишь отсоединить его управляющий контакт.

Использование схемы

Существует множество различных схем, использующихся радиолюбителями для тестирования работоспособности триака. Но лучше применять универсальную схему, способную проверить любой элемент тиристорного семейства, например, BTB16-700BW. Она не нуждается в настройке и работает сразу после сборки. Для того чтобы её собрать, понадобятся следующие элементы:

1. Резисторы R1—R4 470 Ом, R4—R5 1 кОм.
2. Конденсаторы С1 и С2 — 100 мкФ х 6,5 В.
3. Диоды VD1, VD2, VD5 и VD6 — 2N4148; VD2 и VD3 — АЛ307.

В качестве источника питания можно использовать батарейку типа КРОНА.

Суть измерений сводится к следующим действиям: переключатель S3 переставляется в верхнее положение, в результате на устройство подаётся питание. После этого кратковременным нажатием на кнопку S2 подаётся ток на управляющий вывод элемента.

Если BTB16-700BW рабочий, то его переход должен открыться, о чём просигнализирует светодиод VD3. Затем переключатель устанавливается в среднее положение, светодиод должен погаснуть. На следующем этапе S3 переключается в нижнее положение, и нажимается кнопка S2. Результатом этих действий будет загорание светодиода VD4. Такое поведение симистора позволит со стопроцентной уверенностью заявить о его работоспособности.

Проверить симистор не так уж и сложно, особенно если использовать тестер, хотя лучше собрать специальную схему. Но при этом стоит отметить, что из-за высокой чувствительности триаков к току переключения в качестве мультиметров лучше применять стрелочные приборы.

Тиристоры принадлежат к классу диодов. Но помимо анода и катода, у тиристоров есть третий вывод – управляющий электрод.

Тиристор – это своего рода электронный выключатель, состоящий из четырех слоев, который может быть в двух состояниях:

1. Высокая проводимость (открытое).
2. Низкая проводимость (закрытое).

Тиристоры обладают высокой мощностью, благодаря чему они проводят коммутацию цепи при напряжении доходящей до 5 тысяч вольт и с силой тока равняющейся 5 тысячам ампер. Подобные выключатели способны проводить ток лишь в прямом направлении, а в состоянии низкой проводимости они способны выдержать даже обратное напряжение.

Есть разные тиристоры, которые отличаются друг от друга характеристиками, управлением и т.д.

Самые известные типы данных устройств:

• Диодный. Переходит в проводящий режим, когда уровень тока повышается.
• Инверторный. Он переходит в режим низкой проводимости быстрей подобных устройств.
• Симметричный. Устройство похоже на 2 устройства со встречно-параллельными диодами.
• Оптотиристор. Работает благодаря потоку света.
• Запираемые.

Применение тиристоров

Применение тиристоров очень широкое, начиная от устройств зарядки для автомобиля и заканчивая генераторами и трансформаторами.

Общее применение делится на четыре группы:

• Экспериментальные устройства.
• Пороговые устройства.
• Силовые ключи.
• Подключение постоянного тока.

Цены на устройства бывают разные, всё зависит от марки производителя и технических характеристик. Отечественные производители делают отличные тиристоры, по небольшой стоимости. Одни из самых распространенных отечественных тиристоров, это устройства серии КУ 202е – используются в бытовых приборах.

Вот некоторые характеристики данного тиристора:

• Обратное напряжение в состоянии высокой проводимости, максимально 100 В.
• Напряжение в положении низкой проводимости 100 В.
• Импульс в состоянии высокой проводимости – 30 А.
• Повторный импульс в этом же положении – 10 А.
• Постоянное напряжение 7 В.
• Обратный ток – 4 мА
• Ток постоянного типа – 200 мА.
• Среднее напряжение -1,5 В.
• Время включения – 10мкс.
• Выключение – 100 мкс.

Иногда возникают ситуации, в которых необходимо проверить тиристор на работоспособность. Есть различные методы проверки, в этой статье будут рассмотрены основные из них.

Тиристоры быстродействующие ТБ333-250

Проверка с помощью метода лампочки и батарейки

Для этого метода достаточно иметь под рукой лишь лампочку, батарейку, 3 проводка и паяльник, чтобы припаять провода к электродам. Такой набор найдется в доме у каждого.

При проверке прибора с помощью метода батарейки и лампочки, нужно оценить нагрузку тока сто mA, которую создает лампочка, на внутренней цепи. Применять нагрузку следует кратковременно. При использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях.

Проверка методом лампочки и батарейки осуществляется по трём схемам:

• В первой схеме на управляющий электрод положительный потенциал не подается, благодаря чему не пропускается ток и лампочка не загорается. В случае если лампочка горит, тиристор работает неправильно.
• Во второй схеме тиристор приводится в состояние высокой проводимости. Для этого нужно подать плюсовой потенциал на управляющий электрод (УЭ). В этом случае, если лампочка не горит, значит с тиристором что-то не так.
• На третьей схеме с УЭ питание отключается, ток в этом случае проходит через анод и катод. Ток проходит благодаря удержанию внутреннего перехода. Но в этом случае, лампочка может не загореться не только из-за неисправности тиристора, но и из-за протекания тока меньшей величины через цепь, чем крайнее значение удержания.

Так исправность тиристора легко проверить в домашних условиях, не имея под рукой специального оборудования. Если разорвать цепь через анод или катод, у тиристора активируется состояние низкой проводимости.

При использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях

Проверка мультиметром

Это самый простой вариант для проверки. В этом методе анод и контакты УЭ подключаются к прибору для измерения (мультиметру). Роль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра. В качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели.

Что нужно, чтобы проверить тиристор мультиметром:

1. Подцепить черный щуп с минусом к катоду.
2. Подцепить красный щуп с плюсом к аноду.
3. Один конец выключателя соединить с разъемом красного щупа.
4. Настроить мультиметр для измерения сопротивления, не превышающего 2 тысячи ОМ.
5. Быстро включить и отключить выключатель.
6. Если проход тока удерживается, значит с тиристором всё хорошо. Чтобы его отключить достаточно, отсоединить напряжение от одного из электродов (анод или катод).
7. В случае если удерживания проводимости нет, нужно поменять щупы местами и проделать всё с самого начала.
8. Если перекидывание щупов не помогло, то тиристор неисправен.

Чтобы проверить тиристор не выпаивая, нужно отсоединить УЭ от цепной схемы. Далее нужно проделать все пункты, которые описаны выше.

Роль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра, в качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели

Другие варианты проверки

Также тиристор можно проверить с помощью тестера. Для этого понадобится тестер, батарейка шести – десяти вольт и проводки.

Чтобы проверить устройство тестером нужно следовать следующей схеме:

• Проверка тимистора с помощью омметра Включить тестер между катодом и анодом: должно показать «бесконечность», потому что тиристор в состоянии низкой проводимости.
• Подключить батарейку между УЭ и катодом. На тестере должно спасть сопротивление, так как появилась проводимость.
• Если подачи питания совсем нет, то устройство работает неправильно.
• Если подача питания постоянная, при любом напряжении на электроды, то и в этом случае с тиристором что-то не так.

Еще тиристор можно проверить с помощью омметра. Этот метод похож на проверку мультиметром и тестером. Потребуется:

• Подключить плюс омметра к аноду, а минус к катоду. На датчике омметра должно быть показано высокое сопротивление.
• Замкнуть вывод анода и УЭ, сопротивление на датчике омметра должно резко спасть.

Вот в принципе и вся инструкция для проверки. Если после этих действий отсоединить УЭ от анода, но не разрывать связь анода с омметром, датчик устройства должен показывать низкое сопротивление (это возникает, если ток анода, больше тока удержания).

Также существует еще один способ проверки тиристора с помощью омметров, для этого понадобится дополнительный омметр. Нужно плюсовой вывод одного омметра подключить к аноду, сопротивление в этот момент должно показываться высокое. Далее следует, также плюсовой вывод, но уже другого омметра, быстро подключить и отключить от управляющего электрода (УЭ), в этот момент сопротивление первого омметра резко уменьшится.

Блиц-советы

Рекомендации:

1. Перед тем как проверять тиристор, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками данного устройства. Эти знание помогут быстрей и эффективней проверить тиристор.
2. Обычные, стандартные устройства для измерения (омметр, тестер, мультиметр) хорошо зарекомендовали себя для проверки тиристора, но современные приборы, дадут информацию намного точней. К тому же их гораздо легче использовать.
3. Во избежание неприятных ситуаций все схемы должны собираться в точности.
4. В работе с любыми диодными устройствами, включая тиристоры, нужно соблюдать технику безопасности.

Защита тиристора:

Тиристоры действуют на скорость увеличение прямого тока. В тиристорах обратный ток восстановления. Если этот ток упадет до низшего значения, может возникнуть перенапряжение. Чтобы предотвратить перенапряжения используются схемы ЦФТП. Также для защиты используют варисторы, их подключают к местам, где выводы индуктивной нагрузки.

У каждого уважающего себя мастера, да и просто увлекающегося электроникой человека в хозяйстве есть мультиметр, который позволяет довольно часто экономить на покупке новых деталей.

Симистор, так же его называют триак — это особая вариация симметричного тиристора. Одним из основных отличий — возможность проводить ток в обоих направлениях, что позволяет использовать эксплуатировать радиоэлемент в системах, где присутствует переменное напряжение. В работе с электроприборами и схемами просто невозможно обойтись без таких электрических деталей.

По функциям работы и конструкции он ни чем не отличается от других тиристеров. Симисторы хорошо себя зарекомендовали как регуляторы для систем освещения, так же для приборов которые используются в бытовых условиях Еще его используют в огромном количестве отраслей производства.

Концепция этих компонентов чем-то напоминает работу транзистеров, но данные детали не будут взаимозаменяемы.

Как прозвонить тиристор мультиметром?

Когда подается ток (достаточно простой батарейки АА) — лампочка будет сиять. Из этого следует, что сама цепь не подвержена повреждениям. Затем следует отделить батарейку, но при этом не отключить подачу тока. Если лампочка не гаснет, а продолжает гореть, то p-n переход не поврежден и работает исправно.

Но бывает и такое, что в самый нужный момент под рукой не окажется нужной лампочки или батарейки. Остается проверить его мультиметром.

1. Нужно установить переключатель на нашем приборе в режим прозвона. На щупах появится достаточно тока, для проверки работоспособности. На экране высветилась цифра 1, в таком случае мы понимаем, что переход не пробит и не поврежден.
2. Нужно проверить открывается ли переход. Для этого нужно соединить управляющий вывод с анодом. Мультиметр даст достаточное количество тока для этого. На экране должны появится цифры, которые будут отличаться от первоначальной единицы. Так мы проверим работоспособность управляющего элемента.
3. Разъединяем контакт управления. На экране увидим цифру «один», так как сопротивление будет склоняться к бесконечности.

Почему тиристор не остался в открытом состоянии?

Ситуация заключается в следующем — мультиметр не вырабатывает достаточное количество тока для того, что бы сработал тиристор. Исходя из этого, провести проверку данного элемента не выйдет. Но сама проверка показала, что остальные детали у нас в рабочем состоянии. Если же поменять полярность — проверка закончится провалом. В данной ситуации мы уверены,что отсутствует обратный пробой.

Так же при помощи аппарата, можно легко проверить чувствительность тиристора. Для этого нужно поставить переключатель в режим омметра. Все измерения проходят так же, как описывалось выше.

Тиристоры которые более чувствительны выдерживают открытое состояние при отключении управляющего тока, все данные мы фиксируем на мультиметре. Затем повышаем предел до 10х. В этой ситуации ток на щупах будет уменьшен.

Если управляющий ток при закрытии, отказывает, нужно постепенно увеличить предел измерения, до тех пор, пока не сработает тиристор.

Если проверка проходит элементов из одной партии или со схожими техническими характеристиками, нужно выбирать те элементы, которые более чувствительны. Такие тиристоры более функциональны и имеют больше возможностей, из этого следует что область применения в разы увеличивается.

Когда вы освоите проверку тиристора, то решение проверки симистора придет само. Главное вникнуть в суть проверки, и четко следовать инструкциям.

Проверка симистора мультиметром

Делаем все тоже, о чем говорилось выше. Можем применять лампу накаливания, включив мультиметр в режиме омметра.

Если симистор исправен и функционирует, то результаты проверки должны быть схожими между собой. Необходимо проверить открытие и удержание p-n перехода в обоих направлениях по всей шкале пределов измерения мультиметра.

Если проверяемая деталь располагается на монтажной плате, то нет явной необходимости выпаивать ее, для того, чтобы провести проверку. Нужно всего лишь освободить управляющий вывод. Одно из главных правил! Перед проверкой обязательно обесточьте проверяемый прибор, так как результат проверки, может оказаться неверным.

Заключение

Как мы видим, проблем в проверке у любого мастера быть не должно. Относительно проверки, можно добавить, то что проверять лучше всего симистор с обеих сторон, так как он работает как с одной, так и с другой стороны. Нужно все лишь изменить полярность на противоположную сторону. Если деталь исправна, то соответственно она будет работать с двух противоположных сторон.