مجله جم ترونیک
دیاک چیست و چه کاربردی دارد؟
تا به حال به نحوه کار دیمر (کم کننده نور) لامپ فکر کردهاید؟ چگونه میتوان سرعت یک موتور AC را کنترل کرد؟ پاسخ در قطعهای کوچک اما مهم به نام قطعه دیاک نهفته است. این قطعه، عضوی از خانواده تریستورها، به عنوان یک کلید دوطرفه عمل میکند. اگر میخواهید بدانید کار دیاک چیست و چطور به ما در کنترل ولتاژ AC کمک میکند، این مطلب برای شما نوشته شده است. ما به شما نشان میدهیم این قطعه الکترونیکی چطور کار میکند و چرا در مدارهای کنترلی تا این حد مورد استفاده قرار میگیرد.
دیاک چیست؟
دیاک چیست؟ دیاک (DIAC) مخفف عبارت “Diode for Alternating Current” به معنای “دیود برای جریان متناوب” است. این قطعه یک کلید نیمههادی دو جهته است که دارای دو پایه (ترمینال) است. دیاکها برخلاف قطعاتی مانند ترانزیستور یا تریستور (SCR)، پایه گیت (Gate) یا کنترل ندارند. به همین دلیل، دیاک یک کلید “کنترل نشده” محسوب میشود.
وظیفه اصلی این قطعه، هدایت جریان الکتریکی است؛ اما فقط زمانی این کار را انجام میدهد که ولتاژ دو سر آن به یک سطح مشخص (به نام ولتاژ شکست یا VBO) برسد. تا قبل از رسیدن به آن ولتاژ، دیاک تقریبا هیچ جریانی را عبور نمیدهد و مانند یک کلید باز عمل میکند.
قطعه دیاک عضوی از خانواده تریستورها است و ساختار داخلی آن معمولا چهار لایهای (P-N-P-N) است. این ساختار به آن اجازه میدهد که در هر دو جهت جریان AC (مثبت و منفی) به صورت متقارن عمل کند. این ویژگی متقارن بودن، مهمترین دلیل استفاده از آن است.
برای خرید و اطلاع از قیمت دیود کلیک کنید.
نماد دیاک
نماد دیاک در نقشههای شماتیک الکترونیکی به خوبی نشاندهنده کار دیاک چیست. این نماد شبیه به دو دیود است که به صورت موازی اما در جهتهای مخالف یکدیگر قرار گرفتهاند.
همانطور که در نماد مشخص است، این قطعه دو پایه دارد. از آنجایی که دیاک کاملا دو طرفه (Bidirectional) است، پایههای آن را “آند” و “کاتد” (مانند دیود معمولی) نامگذاری نمیکنند. به جای آن، ترمینالها با نامهای A1 و A2 (آند ۱ و آند ۲) یا MT1 و MT2 (ترمینال اصلی ۱ و ترمینال اصلی ۲) شناخته میشوند.
این نماد به ما میگوید که جریان میتواند از MT1 به MT2 یا از MT2 به MT1 عبور کند، به شرطی که ولتاژ اعمال شده به اندازه کافی بالا باشد تا قطعه را “روشن” کند. این طراحی متقارن برای کار با جریان AC ضروری است.
کاربرد دیاک
شاید تصور شود که کاربرد دیاک کنترل مستقیم بارهای سنگین مانند موتورها یا لامپهای پرقدرت است، اما اینطور نیست. دیاک یک قطعه کمتوان است. وظیفه اصلی و تقریبا همیشگی آن، عمل کردن به عنوان یک “تریگر” یا “آتش کننده” برای قطعات پرقدرتتری مانند ترایاک (TRIAC) است.
ترایاکها کلیدهای پرقدرتی هستند که میتوانند جریان AC را کنترل کنند، اما گاهی اوقات روشن شدن (تریگر شدن) آنها در نیمسیکل مثبت و منفی ولتاژ AC به صورت یکسان و متقارن اتفاق نمیافتد. این عدم تقارن باعث ایجاد اعوجاج و عملکرد نامناسب در مدار میشود.
اینجاست که قطعه دیاک وارد میشود. دیاک با فراهم کردن یک پالس ولتاژ تمیز و تیز دقیقا در یک ولتاژ مشخص، اطمینان حاصل میکند که ترایاک در هر دو نیمسیکل به صورت کاملا یکسان آتش شود. این عمل باعث کنترل بسیار نرمتر و پایدارتر بار AC میشود.
مهمترین موارد کاربرد دیاک عبارتند از:
- مدارهای دیمر لامپ: رایجترین کاربرد دیاک، در دیمرهای تنظیم نور لامپهای رشتهای است.
- کنترلکنندههای سرعت موتور: برای تنظیم سرعت موتورهای AC مانند پنکههای سقفی یا ابزارهای برقی کوچک استفاده میشود.
- مدارهای کنترل حرارت: در ترموستاتهای الکترونیکی یا هویههای لحیمکاری برای کنترل میزان گرما به کار میرود.
- استارتر لامپهای فلورسنت: در برخی از مدارهای راهانداز لامپهای مهتابی قدیمیتر نیز یافت میشود.
جهت اطلاع از قیمت و خرید دیود شاتکی کلیک کنید.
نحوه کار دیاک
برای درک سادهتر نحوه کار دیاک، آن را مانند یک سد کوچک در نظر بگیرید که برای شکستن در یک سطح آب مشخص طراحی شده است.
وقتی ولتاژ AC در ابتدای هر سیکل شروع به افزایش میکند (چه در جهت مثبت و چه منفی)، دیاک در حالت “خاموش” (OFF) قرار دارد و مقاومت بسیار بالایی از خود نشان میدهد. در این حالت، سد جلوی جریان را گرفته است.
همین که ولتاژ دو سر دیاک به ولتاژ شکست (Breakdown Voltage یا VBO) میرسد (برای مثال، در یک دیاک DB3 این ولتاژ حدود ۳۲ ولت است)، دیاک به طور ناگهانی “روشن” (ON) میشود.
نکته جالب اینجاست: به محض روشن شدن، دیاک وارد حالت “مقاومت منفی” میشود. یعنی با عبور جریان از آن، ولتاژ دو سر آن کاهش مییابد. این ویژگی باعث میشود دیاک به سرعت تخلیه شود و یک پالس جریان شدید و کوتاه ایجاد کند. این همان پالس جریانی است که برای آتش کردن گیت ترایاک لازم است.
پس از پایان هر نیمسیکل AC، ولتاژ به صفر برمیگردد. جریان عبوری از دیاک به زیر “جریان نگهدارنده” (Holding Current) میافتد و دیاک دوباره “خاموش” شده و به حالت مقاومت بالا برمیگردد. این چرخه در هر نیمسیکل مثبت و منفی تکرار میشود.
همچنین برای مشاهده نحوه تست دیاک کلیک کنید.
تشریح عملکرد دیاک در مدار دیمر
بیایید ببینیم در یک دیمر لامپ، کار دیاک چیست. در یک مدار دیمر ساده، یک پتانسیومتر (ولوم دیمر) و یک خازن، یک شبکه RC میسازند. این شبکه به دیاک، و دیاک به گیت ترایاک متصل است.
- در ابتدای سیکل AC، دیاک خاموش است. خازن شروع به شارژ شدن از طریق پتانسیومتر میکند.
- سرعت شارژ خازن توسط مقاومت پتانسیومتر (که ما با دست تنظیم میکنیم) کنترل میشود.
- هنگامی که ولتاژ خازن به ولتاژ شکست دیاک (مثلا ۳۲ ولت) میرسد، دیاک آتش میکند.
- با آتش کردن دیاک، خازن فورا دشارژ شده و پالس جریان را به گیت ترایاک میفرستد.
- ترایاک روشن شده و جریان را برای باقیمانده آن نیمسیکل به لامپ میرساند.
با چرخاندن ولوم دیمر، ما در واقع زمان رسیدن ولتاژ خازن به ۳۲ ولت را تغییر میدهیم. این کار “کنترل فاز” نام دارد.
| حالت دیمر | مقاومت (Potentiometer) | زمان شارژ خازن | زمان آتش دیاک | نور لامپ |
| روشن (نور زیاد) | کم | کوتاه | اوایل نیم-سیکل | زیاد |
| کم نور (نور کم) | زیاد | طولانی | اواخر نیم-سیکل | کم |
انواع دیاک
انواع دیاک معمولا بر اساس دستهبندیهای پیچیدهای تقسیمبندی نمیشوند. تفاوت اصلی بین انواع دیاک، مشخصات الکتریکی آنها است، نه ساختار کلیشان. مهمترین مشخصهای که دیاکها را از هم متمایز میکند، ولتاژ شکست (VBO) است.
برای مثال، دیاک DB3 یکی از رایجترین مدلها است که ولتاژ شکستی در حدود ۲۸ تا ۳۶ ولت دارد و برای مدارهای دیمر رایج ۲۲۰ ولت بسیار مناسب است. در مقابل، دیاک DB4 ولتاژ شکست بالاتری (حدود ۴۰ ولت) دارد.
علاوه بر ولتاژ شکست، مشخصات دیگری مانند جریان نشتی (جریانی که در حالت خاموش عبور میدهد) و حداکثر توان قابل تحمل نیز در دیتاشیت آنها ذکر میشود. دیاکها همچنین در پکیجها یا بدنههای مختلفی تولید میشوند، مانند پکیجهای شیشهای DO-35 (شبیه دیودهای کوچک) یا پکیجهای نصب سطحی (SMD) برای بردهای مدرن.
| نام قطعه | ولتاژ شکست (VBO) تقریبی | پکیج (Package) | کاربرد رایج |
| DB3 | ۲۸ تا ۳۶ ولت | DO-35 (شیشهای) | دیمرهای استاندارد ۲۲۰ ولت |
| ST2 (DIAC1) | ۲۵ تا ۳۵ ولت | DO-15 | مدارهای تریگر عمومی |
| DB4 | ۳۵ تا ۴۵ ولت | DO-35 (شیشهای) | مدارهایی با ولتاژ تریگر بالاتر |
کوادراک (Quadrac) چیست؟
گاهی اوقات تولیدکنندگان برای سادهسازی مدار، قطعه دیاک و ترایاک را در یک بسته (Package) واحد ترکیب میکنند. به این قطعه ترکیبی “کوادراک” (Quadrac) گفته میشود.
کوادراک در واقع یک ترایاک است که دیاک مورد نیاز برای آتش کردن گیت، از قبل در داخل ساختار آن تعبیه شده است. این کار باعث صرفهجویی در فضا روی برد مدار چاپی و کاهش تعداد قطعات مورد نیاز میشود. کوادراکها اغلب در کاربردهای کنترل توان AC که نیاز به سادگی طراحی دارند، استفاده میشوند.
جمع بندی
پس به طور خلاصه، دیاک چیست؟ دیاک یک کلید نیمههادی دو پایه و دو جهته است که تا رسیدن ولتاژ به سطح معینی (ولتاژ شکست) خاموش میماند. به محض رسیدن به آن ولتاژ، روشن شده و یک پالس جریان سریع ایجاد میکند. این قطعه یک قهرمان پرقدرت نیست، بلکه یک “تریگر” دقیق و حساس است.
مهمترین کار دیاک چیست؟ پاسخ، ایجاد تقارن در آتش شدن ترایاکها است. این قطعه کوچک تضمین میکند که مدارهای کنترل فاز AC، مانند دیمرهای نوری و کنترلرهای سرعت موتور، به نرمی، پایداری و بدون لرزش کار کنند.
درک نحوه کار قطعات الکترونیکی میتواند به اندازه انتخاب یک محصول بهداشتی مناسب برای زندگی روزمره، اهمیت داشته باشد. برای خرید دیاک و دیگر قطعات الکترونیکی به سایت جم ترونیک کنید.
سوالات متداول
- دیاک در چه نوع مدارهایی بیشترین کاربرد را دارد؟
پاسخ: بیشترین کاربرد دیاک در مدارهای کنترل فاز AC است. به طور مشخص، در دیمرهای (کم کنندههای نور) لامپهای رشتهای و همچنین در مدارهای کنترل سرعت موتورهای AC (مانند پنکههای سقفی) به همراه ترایاک استفاده میشود.
- دیاک از چه موادی ساخته میشود؟
پاسخ: قطعه دیاک یک قطعه نیمههادی (Semiconductor) است. ساختار آن معمولا دارای چهار لایه سیلیکونی (P-N-P-N) است که شبیه به ساختار یک ترانزیستور بدون بیس به نظر میرسد و به همین دلیل میتواند جریان را در هر دو جهت هدایت کند.
- چگونه میتوان سلامت یا خرabi دیاک را تست کرد؟
پاسخ: با استفاده از مولتیمتر در حالت تست مقاومت (اهممتر). یک دیاک سالم باید در هر دو جهتی که پرابها را به پایههای آن وصل میکنید، مقاومت بسیار بالایی (نزدیک به بینهایت یا “OL”) نشان دهد. اگر مقاومت پایینی نشان دهد، دیاک خراب است.
- تفاوت اصلی دیاک و ترایاک چیست؟
پاسخ: تفاوت اصلی در “گیت” (Gate) است. ترایاک یک قطعه سه پایه با گیت است که برای کنترل جریان اصلی استفاده میشود. دیاک یک قطعه دو پایه بدون گیت است که فقط به عنوان تریگر (آتش کننده) برای روشن کردن گیت ترایاک به کار میرود.
