Ажыратқыш - қосқыш шала өткізгішті аспаптар

Ажыратып қосқыш шала өткізгіш аспаптарға тиристорлар, бір өткелді және құйындық транзисторлар жатады. Тиристорлар – екі тепе-теңдік күйі бар көп қабатты ажыратып қосқыш құрылымдар. Онда 4 немесе одан көп p-n қабаты және 3 немесе одан да көп p-n өткелі бар.

Олар мына түрлерге бөлінеді:

а) басқарылмайтын тиристорлар – екі электродты – динисторлар немесе диод-тиристорлар;

б) басқарылатын тиристорлар – ортаңғы электродтардың бірімен басқарылады – тринисторлар немесе триод-тиристорлар.

Барлық төрт электродынан шықпалары бар ортаңғы электродтардан басқарылатын – тетрод-тиристор.

Динистор

7.1-суретте динистордың құрылымы келтірілген.

Бұл құрылымды екі транзистордың бірігуі ретінде көрсетуге болады: p-n-p және n-p-n типті (7.2-сурет), биполюсті транзисторға ұқсас p1, n2 – эмиттерлер, n1, p2 – базалар, П1, П3 – эмиттерлік өткелдер, П2 – коллекторлық өткел.

П1 және П3 тура, П2 – кері бағытта қосылған. Сыртқы кернеу U толығымен дерлік П2 өткелге түседі. Аспап арқылы жабық коллекторлық өткелдің I = I_ко тогы ағады.

U кернеуін U_қос-ға дейін арттырғанда П2 өткелде соққылық ионизация және құйындық тесілу дамиды, тасушылардың жаңа жұптары түзіледі. П2 өрісімен электрондар n1-базасына, ал кемтіктер р2-базасына қайтарылады. Базалардағы негізгі тасушылардың үлесі өседі. n1-базадағы электрондар сол жақ ЭӨ - П1 жақындап, потенциалдық тосқауылды төмендетіп, иондардың оң зарядын бейтараптайды. Бұл, кемтіктердің р1-ден n1-ге сонан кейін П2 арқылы ағынын арттырады. Осындай процестер оң жақ П3 өткелде де жүреді. Электрондардың ағыны өседі. Процесс құйын тәріздес дамиды.

П2 арқылы және бүкіл аспап арқылы өтетін ток өседі. П2 арқылы қорытынды ток өтеді

,

мұндағы М – көбейту еселігі;

α₁, α₃ – П1 және П3-тен П2-ге ток беру еселіктері.

Барлық үш өткелден өтетін токтар бірдей және сыртқы токқа тең болғандықтан, былай жазуға болады

I= . (7.1)

Мұндағы α = α₁ + α₃ – екі эмиттерден коллекторға ток берудің қорытынды еселігі.

Әдетте базалар әртүрлі қалыңдықпен жасалады: Р2 – қалың, w>L (диффузиялық ұзындық) және ток беру еселігі α₃ << 1, n1 – жұқа, w ‹ L, α₁ ≈1. М=f(U) болғандықтан, (7.1) өрнегі айқын емес түрдегі ВАС.

(7.1) бойынша динистордың ВАС салайық (сурет 7.3). ВАС-ны 4 бөлікке бөлуге болады:

а) I – кернеудің аз мәндерінде П2- жабық, α ‹‹ 0,5. Кернеудің артуымен α әлсіз өседі , М көбірек өседі . Бұл бөлік аз токтармен және үлкен кернеулермен сипатталады – аспап ажыратылған;

б) П – U = U_ажыр болғанда М∙α=1, яғни (7.1) өрнектің бөлімі нөлге тең. П2 коллекторлық өткелі тура бағытта ығысады. α₁ және α₃ ток беру еселіктері көп өседі, бірақ өрнектің бөлімі нөлден кіші бола алмайды, өйткені ток тура бағытта ағады. Сондықтан α-ның артуы М-нің азаюымен қатар болуы қажет, ал М-нің азаюы U азайғанда ғана мүмкін, яғни токтың артуы кернеудің төмендеуімен қатар жүреді. Бұл теріс кедергісі бар өтпелі бөлік болғандықтан процесс құйын тәріздес жүреді;

в) Ш – динистор қосылған, кернеулер аз, токтар үлкен және динистор тізбегіне тізбектей кедергі қосумен шектеледі;

г) IV– аспап қосылған, ВАС кері тармағы қарапайым диодтікіндей.

Динистордың өлшемдері басқа ажыратып қосқыш сұлбалармен (реле) салыстырғанда кіші, бірақ кемшілігі – қосылу сәті басқарылмайды.

Тринистор

Аспаптың басқарушы электродтан (n1 немесе р2) шықпасы бар, (сурет 7.4), әдетте жұқа база n1-ден (α ≈1). Сондықтан аспаптың қосылу сәтін басқаруға болады. 7.5-суретте тиристордың ВАС келтірілген. Мұндағы I_б – басқару тогы, I_б0 кезінде сипаттама диснистордың сипаттамасымен сәйкес келеді. I_б-ды өзгерте отырып, U_қос кернеуін сыртқы кернеуден тәуелсіз өзгертуге болады.

I_б-ның артуымен α өседі, М_α = 1 U_қос төмен болғанда ертерек теңеседі. I_б-ның белгілі бір мәнінде сипаттаманың теріс кедергі бөлігі жоғалып, түзетілген сипаттама пайда болады. Тиристордың артықшылы­ғы – оның қосылу сәтінің басқарылуы. Тиристорлар импульстік сұлбаларда, күшейткіштерде, генераторларда, түзеткіштерде және т.б. қолданылады.

Қарапайым триодтық тиристорлар басқарушы тізбектің көмегімен жабылмайды, тиристордағы токты ұстап тұрушы немесе ажыратушы токқа дейін азайту қажет.

Түрлері:

а) жабылатын триодтық тиристорлар – басқарушы электрод арқылы эмиттерлік өткелге U_кері қысқа импульс бергенде жабылады;

б) симисторлар немесе симметриялы тиристорлар токты екі бағытта да өткізеді.

7.6,а – суретте симметриялық динистор – диактың құрылымы, ал 7.6,б – суретте оның вольт-амперлік сипаттамасы келтірілген.

7.1-кестеде тиристорлардың шартты графикалық белгіленулері келтірілген.

7.1 Кесте

Аспаптың атауы	Белгіленуі
Динистор
Жұқа базадан басқарылатын тиристор
Қалың базадан басқарылатын тиристор
Жұқа базадан басқарылатын жабылатын тиристор
7.1 кестенің жалғасы
Қалың базадан басқарылатын жабылатын тиристор
Диак
Триак