トライアックの動作原理と使い方

トライアックとは、ゲート電圧をトリガーとして順方向・逆方向どちらにも導通させることができる半導体スイッチです。
サイリスタを2つ逆方向に並列接続した構造で、直流だけでなく交流も扱えるようになっています。
ゼネラル・エレクトリック社が開発し、Triode AC Switchを略してTRIACと名付けられました。

サイリスタの仕組みと使い方

トライアックの構造

冒頭でも説明した通り、トライアックはサイリスタを2つ逆方向に並列接続した構造をしています。
そのため、回路記号もサイリスタを2つ接続した記号となっています。

トライアックの回路記号

実際の構造は別々に作られているわけではなく、次のようにモノリシックとなっています。

トライアックの構造

このようにサイリスタが2つ構成されています。

トライアックの等価構造、等価回路は次のようになります。

トライアックの等価構造、等価回路

動作原理

トライアックは、ゲートにプラス・マイナスどちらの電圧を印加しても導通させることができます。
さらに、順方向・逆方向どちらにも電流を流せるため動作モード(トリガモード)は4つあります。

トリガモード

トライアックのトリガーモード

動作波形

LTspiceでシミュレーションしてみます。

トライアックのシミュレーション回路 トライアックの動作波形

AC入力に対してゲート信号で導通させるタイミングを制御できていることが分かります。
サイリスタ同様、入力が0Vになると自動的にオフします。
双方向に電流を流すことができるのがサイリスタとの違いです。

トライアックの使用例

トライアックはAC電圧の位相制御ができます。
そのため、以下のような用途で用いられます。

  • 調光器
  • ヒーターの温度制御
  • モーターの回転数制御

トライアックの故障モード

トライアックの故障モードはオープンか短絡のどちらかです。

どちらの場合もゲート電圧による制御が効かず、常にオフ状態、または入出力がショートした状態となります。

使い方による故障原因の多くは、定格を超えた電圧の印加や許容損失を超えた電力を与えた場合です。
特に許容損失は基板の放熱構造にも依存しますので、十分な事前検証が必要となります。

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