PART6반도체 (Semiconductor) - 2
실험 4 :TRIAC 특성 (TRIAC Characteristic)
이론
트라이악(TRIAC)이란 3극으로 된 교류제어용 소자를 말하는데, 구조는 P형과 N형의 반도체를 그림 6-12(a)와 같이 5층으로 접합하고, 2개의 주전극과 1개의 게이트전극을 내놓은 것으로 되어 있다. 그림 6-12(b)는 트라이악을 나타내는 기호이다.
동작원리
TRIAC의 동작은 이해하기가 약간 어려운 편이므로, TRIAC의 동작을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 결론부터 알아본다.
그림 6-13(a)는 TRIAC을 기호로 나타낸 것이고, 그림 6-13(b)는 TRIAC과 똑같은 동작을 하는 스위치 회로로 나타낸 것이다. 그림 6-13(b)에서 G와 T1간에 전압을 공급하지 않고, T1과 T2 간에만 전압을 공급한다면, R의 저항이 대단히 크기 때문에 전류는 거의 흐르지 않는다. 그러나 전압을 점점 높여서 어느 한도 이상을 넘으면 m1이 전자석이 되어 SW1의 철편을 끌어당기므로 SW1이 ON 상태로 되고 이 ON 상태로 되면, T1, T2 간의 전류에 의하여 M2가 전자석이 되므로 SW2는 ON 상태가 된다.
위와 반대로 공급전압이 점점 낮아져서 어느 한도 이하가 되면 SW1이 OFF로 되고, 주전극 간의 전압이 0V에 가까워지면 주전극 간의 전류 감소로 m2의 자력이 약해져서 SW2의 철편이 스프링에 의해 떨어지므로 SW2 역시 OFF 상태가 된다.
G와 T1간에 전압을 공급하면(+) 전압이 걸린 쪽에서 (-) 전압이 걸린 쪽으로 전류가 흐르게 된다. 이때의 전류는 m2를 통과하게 되므로, 게이트 전류를 0으로 낮추어도 m2는 계속 전자석이 되어, T1, T2 간에 공급하는 전압이 0V로 되지 않는 한 ON 상태를 계속 유지하게 된다.
그러나 게이트 전류가 0인 상태에서 T1과 T2 간에 공급하는 전압이 순간적일지라도 0으로 되는 때가 있다면, 그 때는 SW2가 OFF 상태로 바뀐다. TRIAC은 이상과 똑같은 동작을 하는 반도체소자이다
특성
그림 6-14는 TRIAC의 게이트 전류를 3단계으로 변화시켰을 때, 주전극(T1, T2) 간의 전압 전류 특성을 나타낸 것이다.
그림 6-14의 특성 곡선에 의하면 트라이악은 SCR을 역병렬로 접속할 것과 같은 특성을 나타내고 있다.
트라이악의 경우도 SCR과 같이 게이트 전류를 흘려주지 않은 상태에서는 ON 상태로 되는 전압 VBO가 대단히 높고, 게이트 전류를 크게 할수록 VBO가 낮다는 것을 알 수 있다. 그러나 TRIAC은 SCR과 같이 단방향성이 아닌 양방향성 특성을 가지고 있기 때문에 교류를 제어하는 데에는 가장 적합한 반도체 소자이다.
실험 과정
1. M-06의 회로-4에서 G-4i 양단에 전류계를 연결하고 4f-T2 양단에 병렬로 전압계를 연결하여 그림 6-15와 같이 회로를 구성한다.
2. 표 6-6에 주어진 것과 같이 입력전압을 변화시키면서 전압계와 전류계로부터 IC,IL,V0를 측정하여 해당란에 기록하라. 그리고 다시 입력전압을 서서히 줄이면서 Turn-OFF되는 지점의 전류(Turn-OFF 전류)를 기록하라. (단, R3는 최대가 되도록 시계방향으로 최대로 한다)
tab1실험 6-4.1 TRIAC 특성 측정 (M06의 Circuit-4에서 그림 6-15과 같이 회로를 구성한다.)
1.결선방법(M-06의 Circuit-4)
1.회로 결선
Circuit-4의 4f단자와 T2 단자 간을 황색선으로 연결하고, 토글스위치 S1을 ON한다.
R3 값은 반시계방향으로 돌려 최소로 한다.s
2.전원 결선
M06 보드 좌측 Variable Power의 V1 단자와 4c 단자 간을 적색선으로 연결하고, COM 단자와 4d 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
3.계측기 결선
전류계 결선
TRIAC 게이트 전류(IG) 측정 : 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정하며, Circuit-4의 4i Digital Multimeter의 적색선을 연결하고 G 단자에 흑색선을 연결한다.
부하 전류(IL) 측정 : 전면 패널 Multimeter의 Current mA/A 단자와 Circuit-4의 4e 단자 간을 적색선으로 연결하고 Low 단자와 T2 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
전압계 결선
T2-T1 간 전압(VT2T1)측정 : 전면패널 Signal Input CH A의 A+ 단자와 Circuit-4의 T2 단자 간을 적색선으로 연결하고 A- 단자와 T1 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
게이트 전압 R4 양단전압(VG) 측정 : 전면패널 Signal Input CH B이 B+ 단자와 Circuit-4의 4i 단자 간을 적색선으로 연결하고 B- 단자와 4j 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 analog input 를 선택하고, Volt & Ampere Meter탭을 선택한 후 CH A, CH B 각각 , , 를 선택한다.
- 2Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 dmm 를 선택하고 를 선택한다.
- 3Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 variable power 를 선택하고 3 CH DC에 DC Voltage V1이 6V가 되도록 로 설정한다.
을 클릭하여 DC 6V 출력을 회로에 공급한다.
- 4측정값을 표 6-6에 기록한다.
Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 analog input를 선택하여 CH A((T2-T1 간 전압(VT2T1)) a CH B(게이트 전압 R4 양단전압 ((VG)) 측정값을 해당 란에 기록한다.
Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 dmm 을 선택하여 부하 전류(IL) 측정값을 해당 란에 기록한다.
별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한 TRIAC 게이트 전류(IG) m값을 해당 란에 기록한다.
TRIAC 게이트 전류(IG) = 7.0mA - 53) 과정에서 표 6-6의 입력전압으로 변화시키면서 4) 과정을 수행하여 측정 기록한다.
- 6부하저항 R1 대신에 Lamp를 부하로 구성하여 위 3)~5) 과정을 수행하여 표 6-6 해당란에 기록한다.
회로 결선
Circuit-4의 4f단자와 T2 단자 간 연결된 것을 제거하고, 4a 단자와 4b 단자 간으로 연결한다.
전류계 결선
부하 전류(IL) 측정 : 전면 패널 Multimeter의 Current mA/A 단자와 Circuit-4의 4e 단자 간을 적색선으로 연결된 것을 4f 단자로 옮겨 연결하고 Low 단자와 T2 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
전압계 결선
1. 결선방법> 전압계 결선과 동일한 방법으로 한다.
결선도
flash
- 7측정이 끝나면 Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 variable power 을 선택하고 을 클릭하여 공급되는 전원을 차단한다.
실험 결과 보고서
1. 실험 결과표
2. 검토 및 정리
1) 표 6-6 부하 저항 R1의 측정값에서 TRIAC의 T2-T1 간전압 [VT2T1]과 부하 전류 [IL]를 가지고 Graph 6-4에 특성곡선을 그리시오.
표 6-56와 Graph 6-4 특성곡선에서 순방향 브레이크오버 전압(Forward Breakover Voltage(VBR))과 유지전류( IH : holding current), 스위칭전류(Is< : switching current)를 표시하고 그 값을 기재하시오
순방향 브레이크오버 전압(forward breakover voltage(VBR)) =
유지전류(IH holding current) =
스위칭전류(Is switching current) =
- 순방향 브레이크오버 전압이 되면 게이트로 흐르는 전류는 얼마인가?
Graph 6-4