TRIACの仕組み

TRIAC（Triode for Alternating Current）は、さまざまな電子デバイスやアプリケーションで重要な役割を果たしています。電動ファン、ディマースイッチ、モーターコントロールなど、TRIACの独特な動作モードは、さまざまなアプリケーションで使用されています。

この記事では、TRIACの基本原理について詳しく説明し、様々なAC回路での使用方法を紹介します。

TRIAC（Triode for Alternating Current）は、シリコン製の半導体であり、3つの電極を介して電子が両方向に流れるように設計されています。TRIACはシリコン制の4つの層から構成され、正の方向ではPNPNの機能を持ち、負の方向ではNPNPとなります。 具体的には、「トライオード・フォー・オルタネーティング・カレント」の略であり、しばしばシリコン制御整流器（SCR）やサイリスタとして分類されます。そのため、以下の主な機能を持っています。

• 低から中電圧の電力を増幅する（他の三極管と同じ）
• 交流電流の双方向の流れを許可する（SCRやサイリスタとは異なる）
• オンおよびオフの2つの確定的な状態を持つ（他のサイリスタと同様）
• ゲート信号によって導通をトリガーする（SCRと類似）

これらの特性により、TRIACはAC回路内のスイッチや電力制御ユニットとして有用です。

TRIACの回路記号は、デバイスの3つの電極、すなわち両方のアノードとゲートを示しています。全てのTRIACデバイスがまさにこのように構成されているわけではありませんが、それらはすべて、カソードとアノードを介して互いに反平行に接続された2つのSCRを備えています。つまり、両端子は、デバイス内のSCRが共有する単一のゲートとともに、アノードとして表示されます。

TRIACの動作原理は、よく2つのサイリスタがアンチパラレルで動作するものと比較されますが、N型およびP型の領域が混在するTRIACデバイスの構造により、AC波形の両方の部分でスイッチング機能を実行できます。これは、標準のサイリスタとは異なり、TRIACはどちらの方向の電流にも対応できるため、多くの用途に1つのデバイスで対応することができます。

また、このデバイスは、端子を介して送られる極性が正または負であっても導通を行うことができます。ただし、デバイスをトリガーするために必要な電流の感度は、両方の端子が同じ極性である場合に最も高くなります。 したがって、TRIACの4つの動作モードは以下のとおりです。

• I+ モード：端子2の電流が正で、ゲート電流が正
• I- モード：端子2の電流が正で、ゲート電流が負
• III+ モード：端子2の電流が負で、ゲート電流が正
• III- モード：端子2の電流が負で、ゲート電流が負

TRIACのゲート端からのトリガーという機能要件は、低～中電力AC回路のスイッチングに理想的なデバイスであることを意味します。これには、照明、ファン、モーター制御、温度や液面制御システムが含まれます。

TRIAC回路でACスイッチングを行うためには、以下の手順を実行する必要があります：

• スイッチ（SW1）が下記の回路でオープンの場合、TRIACは「OFF」の状態になり、ランプを通る電流はありません。
• スイッチが閉じられると、トリガーがゲート電極を介してTRIACに送られ、TRIACは導通し、「ON」フェーズに切り替わります。
• TRIACにはAC電力のみが供給され、デバイスは各ハーフ波形サイクルごとにアンラッチおよびリラッチされます。これにより、ランプを通る電流が制御されます。
• 供給される電流がゼロに近づくときにTRIACはオフに切り替わります。

TRIACをテストするには、デジタルマルチメーター（DMM）を使用します。デバイスが正しくに動作していることを確認するには、以下の手順に従う必要があります：

• 正極と負極をそれぞれTRIACの端子に接続します。
• DMMの読み取りは無限大になります。
• TRIACのゲートを短絡するためにジャンパワイヤを使用すると、読み取りは0に変わるはずです。
• 各端子のリードを入れ替えると、DMMの読み取りは再び無限大に変わります。

これらの手順で読み取りを得るで、TRIACが回路内で正常に動作していることを示します。