Вопрос 42. Динисторы, принцип работы основные параметры и характеристики.

Динистор представляет собой монокристалл полупроводника, обычно кремния, в котором созданы четыре чередующиеся области с различным типом проводимости (рис 1, а). На границах раздела этих областей возникнут p-n -переходы: крайние переходы ( и ) называются эмиттерными, а области, примыкающие к ним, – эмиттерами; средний p-n -переход () называется коллекторным. Внутренние n ₁- и p ₂-области структуры называется базами. Область p ₁, в которую попадает ток из внешней сети, называется анодом (А), область n ₂ – катодом (К).

Рис. 1. Структура динистора (а) и его условное графическое обозначение (б)

При малых значениях внешнего напряжения все оно практически падает на коллекторном переходе . Поэтому к переходам и , имеющим малое сопротивление, приложена малая разность потенциалов и инжекция носителей заряда невелика. В этом случае ток мал и равен обратному току через переход .

При увеличении внешнего напряжения ток в цепи сначала изменяется незначительно. При дальнейшем увеличении напряжения, по мере увеличения ширины перехода , все большую роль начинают играть носители заряда, образовавшиеся вследствие ударной ионизации. При определенной величине напряжения носители заряда ускоряются настолько, что при столкновении с атомами p-n -перехода ионизируют их, вызывая лавинное размножение носителей заряда. Образовавшиеся при этом дырки под влиянием электрического поля переходят в область p ₂, а электроны в область n ₁. Ток через переход увеличивается, а его сопротивление и падение напряжения на нем уменьшаются. Это приводит к повышению напряжения, приложенного к переходам и и увеличению инжекции через них, что вызывает дальнейший рост коллекторного тока и токов инжекции. Процесс протекает лавинообразно и сопротивление перехода становится малым. Носители заряда, появившиеся в областях вследствие инжекции и лавинного размножения, приводят к уменьшению сопротивления всех областей динистора, и падение напряжения на нем становится незначительным. На вольт-амперной характеристике этому процессу соответствует участок 2 с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 2). После переключения вольт-амперная характеристика аналогична ветви характеристики диода, смещенного в прямом направлении (участок 3). Участок 1 соответствует закрытому состоянию динистора.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика динистора

Динистор характеризуется максимально допустимым значением прямого тока (рис. 2), при котором на приборе будет небольшое напряжение . Если уменьшать ток через прибор, то при некотором значении тока, называемом удерживающим током , ток резко уменьшается, а напряжение резко повышается, т. е. динистор переходит обратно в закрытое состояние, соответствующее участку 1. Напряжение между анодом и катодом, при котором происходит переход тиристора в проводящее состояние, называют напряжением включения .

При подаче на анод отрицательного напряжения коллекторный переход смещается в прямом направлении, а эмиттерные переходы в обратном направлении. В этом случае не возникает условий для открытия динистора и через него протекает небольшой обратный ток.

Получается, что динистор в своей работе похож на полупроводниковый диод. Но если пробивное напряжение или, по-другому, напряжение открытия для обычного диода имеет значение менее вольта (150-500 м В), то для того, чтобы открыть динистор, необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое составляет десятки вольт. Чтобы полностью закрыть (выключить) динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньшего, чем значение тока удержания.

Основные параметры динисторов:

1. Напряжение переключения: постоянное - , импульсное - (десятки – сотни вольт).

2. Напряжение в открытом состоянии – падение напряжения на динисторе в открытом состоянии ().

3. Обратное напряжение – напряжение, при котором динистор может работать длительное время без нарушения его работоспособности (единицы – тысячи вольт).

4. Постоянное прямое напряжение в закрытом состоянии – максимальное значение прямого напряжения, при котором не происходит включение динистора (единицы – сотни вольт).

5 .Неотпирающее напряжение на управляющем электроде – наибольшее напряжение, не вызывающее отпирание динистора (доли вольт).

6. Запирающее напряжение на управляющем электроде – напряжение, обеспечивающее требуемое значение запирающего тока управляющего электрода (единицы – десятки вольт).

7. Ток в открытом состоянии – максимальное значение тока открытого динистора (сотни миллиампер – сотни ампер).

8. Обратный ток (доли миллиампер).

9. Отпирающий ток – наименьший ток управляющего электрода, необходимый для включения динистора (десятки миллиампер).

10. Ток утечки – это ток, протекающий через динистор с разомкнутой цепью управления при прямом напряжении между анодом и катодом.

11. Ток удержания – минимальный прямой ток, проходящий через динистор при разомкнутой цепи управления, при котором тиристор еще находится в открытом состоянии.

12. Время включения – это время от момента подачи управляющего импульса до момента снижения напряжения динистора до 10 % от начального значения при работе на активную нагрузку (единицы – десятки микросекунд).

13. Время выключения , это время от момента, когда прямой ток динистора становится равным нулю, до момента, когда прибор снова будет способен выдерживать прямое напряжение между анодом и катодом. (десятки - сотни микросекунд).

Дата добавления: 2015-09-02