Принцип действия динистора

Принцип действия динистора рассматривается при токе управления I_У=0.

Обратным включением структуры называется пода­ча внешнего потенциала минусом к области p₁, плюсом — к области n₂. При этом переходы П₁ и П₃ оказываются смещенными в обратном направлении, и вольт­амперная характери­сти­ка структуры аналогична характеристике двух после­до­ва­тель­но соединенных ди­о­дов, смещенных в обрат­ном направлении.

Прямое включение стру­­к­туры при приложении напряжения, указанного на рис. 5.1, может быть рассмотрено как объединение двух трехслойных структур, образующих p₁-n₁-p₂ и n₂-p₂-n₁ транзисторы, которые объединены базовыми и коллектор­ными выводами. В соответствии с данной интерпретацией переходы П₁ и П₃ получили название эмиттерных, а П₂ — центрального, или коллекторного, так как он служит коллекторным переходом для обоих транзисторов. Переходы П₁ и П₃ смещаются в прямом направлении, а П₂ — в обратном.

Ток центрального перехода состоит из трех составляющих:

1. тока дырок, инжентированных эмиттерным переходом П₁ и дошедших до коллекторного перехода a₁×I_Э1;

2. тока электронов, инжектированных эммитерным переходом П₃ и дошедших до коллекторного перехода a₂×I_Э2;

3. неуправляемого коллекторного тока I_К, обусловленного неосновными носителями заряда: дырками n₁–области I_Кn и электронами p₂–области I_Кp.

Учитывая, что в любом сечении структуры протекает один и тот же ток I_А= =I_Э1=I_Э2, он может быть выражен как

I_А= .

Для понимания характера вольтамперной зависимости необходимо проанализировать зависимость интегральных коэффициентов передачи транзисторов от тока в области малых токов анода.

В области малых токов анода нелинейный характер зависимости a(I_Э) обуславливается постоянством величины реком­бина­ционной составляющей базового тока. Большее значение коэффициента a₂ по сравнению с a₁ обусловливается меньшей толщиной p₂-базы по сравнению с n₁-базой. С ростом тока эмиттера a₁ и a₂ увеличиваются, принимая свое номинальное значение.

На участке ОА прямой ветви, соответствующем малым значениям прямого напряжения U_АК ток I_А мал, коэффициенты a₁ и a₂ близки к нулю. Ток через тиристор определяется главным образом током I_К перехода П₂.

С ростом приложенного напряже­ния на коллекторном переходе увеличиваются ток I_К и анодный ток. Увеличение тока через прибор сопровождается повыше­ни­ем значений коэффи­ци­ентов a₁ и a₂, и с некоторого значения тока I_A необходимо учитывать состав­ля­ющие токов транзисто­ров a₁I_Э1 и a₂I_Э2. На вольт­амперной характеристике появляется участок AB более сильной зависимости тока I_A от U_АК.

Точка B является граничной. В ней создаются условия для отпирания тиристора. Напряжение на приборе в точке B называется напряжением переключения. При приближении к точке B начинается процесс лавинообразного включения структуры, когда рост коэффициентов a₁ и a₂ приводит к росту протекающего тока и дальнейшему увеличению коэффициентов (действует внутренняя положительная обратная связь).

Участок BC соответствует открытому состоянию тиристора. Начиная с точки C, структура полностью включена. Дальнейший вид вольтамперной характеристики соответствует прямой ветви вольтамперной характеристики полупроводникового диода.

Триод - тиристор

Если электрический вывод сделать от области p₂, то говорят, что тиристор выполнен с управлением по катоду, от n₁ — по аноду. Направление управляющего тока в обоих случаях совпадает с проводящим направлением соответствующего p-n перехода. Ток одного из переходов П₁, П₃ возрастает на величину тока управления.

Уравнение тиристора для тока через переход П₂ с учетом того, что =I_Э1=I_A и I_Э2=I_A+I_У, трансформируется в вид

I_A=

Ток управления приводит к более крутому нарастанию анодного тока. Переключение прибора из закрытого состояния в открытое происходит при меньшем напряжении на приборе.

При некоторой величине управляющего тока на характе­рис­тике пропадает участок отри­ца­тельного динамического со­про­тив­ления. Эта величина тока управления получила название тока спрямления.

Зависимость напряжения включения тиристора от тока управления получила название характеристики управления тиристора. Эта зависимость показана на рис. 5.5.

В электронных схемах триод-тиристор используется в качестве электронного ключа, однако, такой ключ является не полностью управляемым, поскольку процесс его включения может быть регламентирован подачей сигнала на вход управления, а вы­клю­че­ние ключа происходит при прекращении протекающего через него тока.

Четырехвыводные тиристоры имеют возможность управления процессом выключения. Выключение производится подачей управляющего напряжения на запирающий вход и формированием управляющего тока номиналом, превышающим ток через структуру.

Основные эксплуатационные параметры тиристоров.

1. I_Аmax — максимальный ток анода;

2. C — U_ПРmax — максимальное прямое напряжение;

3. I_СПР — ток спрямления;

4. U_ОСТ — остаточное напряжение (чаще всего, при номинальном токе);

5. U_ОБРmax­ — максимально допустимое обратное напряжение;

6. I­_ОБР — обратный ток при каком-то значении обратного напряжения;

7. t_ВКЛ — время, в течение которого тиристор переходит из открытого состояния в закрытое;

8. t_ВЫКЛ — время рассасывания избыточных зарядов в базе.