TRIAC記号完全解説：電力スイッチング部品の初心者ガイド

多くの電力スイッチングアプリケーションを扱っている方、または幅広い用途を持つ電気デバイスやPCBコンポーネントが必要な方には、TRIACが最適な選択肢です。TRIAC記号は、双方向特性を示す回路記号として注目に値します。初心者の方もご安心ください。本記事では、TRIACとは何か、どう動作するかを分解して説明します。また、TRIAC記号の詳細な説明、TRIACの用途、構造なども解説します。

準備はいいですか？では本題に入りましょう。

TRIACとは？

TRIACは2つに分解できる略語です。TRIはトライオード（三極管）、ACは交流を意味します。つまり、TRIACは3端子の電子部品であり、活性化すると両方向の電圧を制御できます。

また、TRIACを3端子4層の半導体デバイスとして定義することもできます。これはAC可変電力を制御します。

半導体デバイスの例（ダイ付きマイクロチップ）

略語や用語が一般的な商標であることに加え、通常のリレーと類似したサイリスタのサブセットでもあります。つまり、小さな電流と電源電圧で、より大きなリーク電流と電圧を制御できます。また、TRIACはSCRと似ています。SCRはシリコン制御整流器を意味し、両方とも電圧の流れを許可する点で関連しています。

シンプルなSCR回路

また、ゲート電流が停止しても両方とも継続的に電流を伝導します。ホールディング電流（メイン電流）がある場合にのみ伝導を停止します。

両電気部品の違いは何でしょうか？シリコン（SCR）の場合、トリガーには正の電圧が必要ですが、TRIACは正または負の電圧のいずれかで動作します。また、SCRは単方向ですが、TRIACは多方向（双方向）です。

要するに、TRIACは双方向性により交流の便利なスイッチです。また、メイン回路に接続された制御AC位相角をトリガーすると、位相制御または負荷に流れる通常電圧の調整を自動的に許可します。

さらに、バイポーラパワーエレクトロニクスと電源デバイスを使用して、調光ランプ、汎用モーター、電気ヒーターなどの速度制御が可能です。

バイポーラトランジスタのセット（バイポーラパワーエレクトロニクスで使用）

バイポーラトランジスタの特性曲線

TRIACの構造

前述の通り、双方向デバイスは3端子4層構造です。したがって、その構造には2つのSCRが関与します。つまり、共通ゲート領域端子を持つ2つのSCRが逆並列に接続され、1チップデバイスとなっています。

また、端子半導体デバイスは6つのドープ領域を持ちます。ゲート回路端子GはP型とN型材料とオーム接触しています。その結果、ゲート端子はどちらの極性のトリガーパルスも伝導開始のために通過させられます。TRIACは双方向デバイスであるため、カソードとアノードのゲート制御入力という用語は適用されません。

カソードとアノードを説明する電解プロセス

したがって、端子をメイン端子1（MT₁）、メイン端子2（MT₂）、ゲートGとラベル付けできます。

TRIACの動作原理

双方向デバイスの動作を理解する最良の方法は、各象限でのトリガーを追うことです。また、特定のTRIACの物理構造が相対的な感度に影響することに注意が必要です。

第1象限

動作は通常、MT2とゲートがMT1に対して正のときに第1象限で始まります。つまり、ゲートからの電流が対応するNPNトランジスタをオンにします。その結果、対応するPNPトランジスタの底部から電流を引き込み、これもオンにします。

PNPトランジスタの記号

PNPトランジスタのセット

点線のゲートバッファ電流の一部は、P型シリコンを通るオーム経路で失われ、MT1に直接流れ込みます。これはNPNトランジスタのベースを通らずに起こります。これが起こると、P型シリコンへの正孔注入により、MT1の下の積層層（n、p、n）がNPNトランジスタのように働き、ベースに電流があるためオンになります。

NPNトランジスタの記号

NPNトランジスタ

また、MT2上のp、n層がPNPトランジスタのように働き、そのn型ベースがエミッタ（MT2）と順バイアスになるためオンになります。したがって、このトリガー方式はSCRと似ています。この象限は、ゲート電流がメインデバイストランジスタのベースに注入される場所にあるため、かなり感度が高いです。

第2象限

第2象限での動作は、MT2が正でMT1に対して負のゲートを持つときに起こります。デバイスがオンになるとき、それは3段階で起こります。ゲートからMT1を通ってゲート下のp-n接合に電圧が流れ始めることから始まります。したがって、ゲートをカソードと見なすNPNトランジスタとPNPトランジスタで構成される構造がオンになります。

ゲートに流れる電流が増加すると、ゲート抵抗下のP型シリコンの左側がMT1まで上昇する可能性があります。MT2とゲートの差が縮まるためです。

その結果、P型シリコンの右側と左側の間に電流が確立されます。次に、この電流がMT1端子下のNPNトランジスタをオンにします。また、上部P型シリコンの右側中央のPNPトランジスタでも同じことが起こります。

最後に、電圧の大部分が構造を横切る部分は、第1象限の動作と同一です。

第3象限

第3象限での動作は、MT2とゲートがMT1に対して負のときに起こります。第1フェーズで始まり、ゲートとMT1端子の間のPN接合が順バイアスになるまさにその時に起こります。つまり、少数キャリアの注入があります。この作用は接合する両層で起こります。したがって、電子がゲート下のP層に注入されます。

しかし、すべての電子が再結合するわけではありません。したがって、これらの電子は下部N領域に移動します。第2フェーズでは、N領域のポテンシャルを下げます。次に、これがPNPトランジスタのベースとして直接働きオンになります。また、P層の電圧が上昇し、MT2端子上のPNPトランジスタのコレクタとして働き、活性化されます。

第4象限

第4象限の動作は、MT2の電圧がMT1に対して負になり、ゲート電圧が正のときに起こります。この象限のトリガープロセスは第3象限と同じです。ゲート制御を使用して開始できます。電流がゲート下のP層からN層に移動すると、少数キャリアがP領域に移動します。

したがって、一部の自由電子が再結合せずにN領域に移動します。要するに、プロセスは第3象限と同じ経路で続きます。その後、電流が最後の伝導経路に到達します。

また、この象限は他より感度が低いです。さらに、一部のスナバーレスおよびロジックレベルタイプのTRIACはこの象限ではトリガーされず、他の3象限でのみ活性化されます。

TRIAC記号

TRIAC記号は、2つの等しいSCRを逆並列に組み合わせたシンプルな回路図です。また、2つのSCRのゲートが合併して単一のゲートを形成します。ゲート電流パルスをGに注入しない限り、電流は流れません。

TRIAC記号 - TRIACの用途

毫无疑问、双方向デバイスはサイリスタファミリーの中で最も広く普及した電気部品の1つです。以下のような電力アプリケーションで見つけることができます：

• 電気ファン

電気ファンの画像

• AC電力制御
• 高出力ランプスイッチング
• 調光器

電気調光スイッチ

• 電気モーター

電気モーターのセット（産業用）

TRIAC記号 - TRIACの特性

TRIACの特性曲線には4つの主要なモードがあります：

• モード1：第1象限が動作。V_MT21とV_G1が正
• モード2：第2象限が動作。V_MT21が正、V_G1が負
• モード3：第3象限が動作。V_MT21とV_G1が負
• モード4：第4象限が動作。V_MT21が負、V_G1が正

ここで：

• V_MT21 - 端子MT2から端子MT1への電圧
• V_G1 - ゲート電圧から端子MT1へ

一般的なTRIACの電流と電圧値は：

• ホールディング電流 - 75mA
• 平均トリガー電流 - 5mA
• オン状態電流 - 25A
• オン状態電圧 - 1.5V

TRIAC記号 - TRIACのテスト方法

オームメーターまたはマルチメーターでTRIACをテストする手順は以下の通りです：

1. マルチメーターがオームメーターモードになっていることを確認
2. 接合ダイオードを使用してオームメーターリードの電荷を確認
3. MT1を負極リードに、MT2を正極リードに接続
4. ジャンパーリードでTRIACのゲートをMT2に接続
5. TRIACを通じて連続性がないことをマルチメーターで確認。TRIACを再接続することで確認可能。MT1を正極リードに、MT2を負極リードに接続
6. ゲートを再びジャンパーリードでMT2に接続。オームメーターは順方向ダイオード接合を示すはず

TRIAC記号 - DIACとTRIACの違いは？

まず、DIAC（ダイオード交流）は2つのダイオードの逆並列組み合わせです。一方、TRIACは2つのSCRの逆並列で、それらのゲートが合併してTRIACゲートを形成します。

次に、TRIACは3端子ですが、DIACは2端子です。第3に、TRIACの電力処理能力はDIACより高いです。また、TRIACを開始するにはゲート端子に正または負の電圧を印加する必要があります。

しかし、DIACはそのブレークオーバー電圧以上の電圧を端子間に印加することでトリガーできます。

最後に、TRIACにはゲート端子がありますが、DIACにはありません。

まとめ

TRIAC記号は図解がシンプルなため理解しやすいです。TRIACには良い面があります。例えば、保護には単一のヒューズで済み、デバイスはどちらの方向でも安全にブレークダウンします。要するに、3端子双方向半導体はAC電力制御に効果的です。

このトピックについてどう思われますか？次のAC電力関連プロジェクトで使用する予定ですか？それとも質問や提案がありますか？お気軽にご連絡ください。