Der Triac

Ein mit Wechselstrom arbeitender Thyristor kann nur eine Halbwelle nutzen. Es entsteht eine Art Einweggleichrichtung, die je nach Lage der Zündzeitpunkte einen Phasenanschnitt aufweist. Schaltet man antiparallel dazu einen zweiten rückwärtssperrenden gleichartigen Thyristor, so kann auch die andere Halbwelle genutzt werden. Das Ausgangssignal ist nicht mehr gleichgerichtet. Die Thyristorkombination stellt einen Wechselstromsteller dar. Jeder Thyristor benötigt eigene unabhängige Steuerimpulse. Auf einem gemeinsamen Kühlkörper müssen sie gegeneinander isoliert montiert sein.

Die Nachteile einer Potenzial freien, getrennten Ansteuerung für die beiden Thyristoren, meist mit einem Zündtransformator, führten zur Entwicklung des Zweiwegthyristors, dem Triac, nach der englischen Bezeichnung: triode for alternating current. Beide Thyristoren sind auf einem Halbleiterkristall integriert. Die Hauptelektroden werden Anode1 und Anode2 genannt. Die Steuerelektrode ist das gemeinsame Gate. Eine Zündung lässt sich mit positiven oder negativen Steuerimpulsen erreichen. Für ein optimales Zündverhalten sollte die Polarität des Gateimpuls der Anode2 entsprechen. Der Kristallaufbau wird ersichtlicher, wenn der Triac aus der Zusammenlegung eines katoden- und anodenseitig gesteuerten Thyristors erfolgt. Der interne Aufbau ist unsymmetrisch. Das Steuersignal wird daher auf die Anode1 bezogen. Die Anode2 ist elektrisch fast immer mit dem Gehäuse verbunden.

Es lassen sich vier Betriebszustände beschreiben, die sich aus der Polaritätsfolge der Anoden und den Polaritäten der Steuerimpulse ergeben. In den ersten beiden Fällen ist die Anode 2 positiv gegenüber der Anode 1. Liegen keine Steuerpulse an, so unterbricht die Sperrschicht Sp1 unterbricht den Stromfluss. In den beiden anderen Betriebsfällen ist die Anode 1 positiv gegenüber der Anode 2. Ohne Ansteuerung unterbricht die Sperrschicht Sp2 den Stromfluss. Das Zünden der entsprechenden Hauptthyristorstrecke kann sowohl mit einem positiven als auch negativen Steuerpuls am Gate erfolgen.

Das Kennlinienfeld entspricht dem der antiparallelen Thyristoren und liegt im I. und III. Quadranten. Ohne Ansteuerung fließt in beiden Richtungen ein sehr geringer Sperrstrom. Nach dem Zünden bleibt der Triac solange niederohmig, bis der Haltestrom beim Nulldurchgang der Wechselspannung an den Hauptelektroden unterschritten wird. Die beiden Schaltzeichen sind gleichberechtigt anwendbar.

Triacs eignen sich nicht für sehr schnelle Strom- und Spannungsänderungen. Ihre Spannungsfestigkeit kann bis zu 1200 Volt betragen. Die maximale Strombelastung ist geringer als bei Thyristoren. Sie lassen sich für einige 100 Ampere herstellen. Allgemein bekannte Anwendungsbereiche für Triacs sind Licht-Dimmschalter und drehzahlgesteuerte Motoren.