ДИНИСТОР

Каждый полупроводниковый прибор из класса тиристоров представляет собой "пирог" из нескольких слоев, образующих полупроводниковую структуру из чередующихся p-n переходов. У динистора три таких перехода (рис. 2.9), но выводы сделаны лишь от крайних областей (p и n). Поверхность кристалла-"пирога" с электропроводностью n типа обычно припаяна ко дну корпуса это катод динистора, а вывод от противоположной поверхности кристалла выполнен через стеклянный изолятор это анод.

Внешне динистор (распространена серия КН102 с буквенными индексами А - И и его аналог с обозначением 2Н102) ничем не отличается от выпрямительных диодов серии Д226. Как и в случае с диодом, на анод динистора подают плюс напряжения питания, а на катод минус. И обязательно в цепь динистора включают нагрузку: резистор, лампу, обмотку трансформатора и т. д.

Если плавно увеличивать напряжение, ток через динистор будет вначале расти незначительно (рис. 2.10). Динистор при этом практически закрыт. Такое состояние продолжится до тех пор, пока напряжение на динисторе не станет равным напряжению включения Uвкл В этот момент в четырехслойной структуре наступает лавинообразный процесс нарастания тока и динистор переходит в открытое состояние. Падение напряжения на нем резко уменьшается (это видно на характеристике), а ток через динистор теперь будет определяться сопротивлением нагрузки, но он не должен превышать максимально допустимого Iоткр.макс..

Для всех динисторов серии КН102 этот ток равен 200 мА.

Напряжение, при котором динистор открывается, называют напряжением включения (Uвкл), а соответствующий этому значению ток - током включения (Iвкл).Для каждого динистора напряжение включения свое, например, для КН102А - 20 В, а для КН102И - 150 В. Ток же включения у всех динисторов серии составляет 5 мА.

В открытом состоянии динистор может находиться до тех пор, пока прямой ток через него будет превышать минимально допустимый ток Iуд, называемый током удержания.

Обратная ветвь характеристики динистора похожа на такую же ветвь обычного диода. Подача на динистор обратного напряжения выше допустимого Uобр.макс. может вывести его из строя. Для всех динисторов и Uобр.макс. составляет 10 В, при этом ток Iобр.макс. не превышает 0,5 мА.

2.4.2 ТРИОДНЫЙ ТИРИСТОР (тринистор)

Второй способ включения четырехслойной структуры реализован в триодном тиристоре, который в практике обычно называют просто тиристором. Для этого в нем имеется вывод от одной из баз эквивалентных транзисторов. Если подать в одну из этих баз ток управления, то коэффициент передачи соответствующего транзистора увеличится и произойдет включение тиристора.

В зависимости от расположения управляющего электрода (УЭ) тиристоры делятся на тиристоры с катодным управлением и тиристоры с анодным управлением. Расположение этих управляющих электродов и схематические обозначения тиристоров приведены на рис. 2.12. Вольт-амперная характеристика отличается от характеристики динистора тем, чro напряжение включения регулируется изменением тока в цепи управляющего электрода. При увеличении тока управле-ния снижается напряжение включения. Таким образом, тиристор эквивалентен динистору с управляемым напряжением включения. После включения управляющий электрод теряет управляющие свойства и, следовательно, с его помощью выключить тиристор нельзя.

Основная схема включения тринистора такая же, как и для динистора – рис.2.14.

Как динисторы, так и тиристоры подвержены самопроизвольному включянию при быстром изменении напряжения на аноде. Это явление получило назвя ние «эффекта dU/df». Оно связано с зарядом емкости перехода Сд при быстром изменении напряжения на аноде тиристора.

Условное обозначение динисторов и тиристоров содержит информацию о материале полупроводника (буква К), обозначении типа прибора: (динистор -, буква Н, тиристор — буква У), классе по мощности (1 — ток анода < 0,ЗА, 2 -ток анода > 0,3 А) и порядковом номере разработки. Например, динистор) КН102—кремниевый, малой мощности; тиристор КУ202 — кремниевый, большой мощности.

К основным параметрам динисторов и тиристоров относятся:

• допустимое обратное напряжение Uо6p;

•напряжение в открытом состоянии Uпp при заданном прямом токе;

•допустимый прямой ток Iпр;

. • времена включения tвкл и выключения tвsкл/

При включении тиристора током управления после подачи импульса тока Iу в управляющий электрод проходит некоторое время, необходимое для включении тиристора. Процесс нарастания тока в тириеторе начинается спустя некоторое время задержки tзд, котороt зависит от амплитуды импульса тока управления. При достаточно большом токе управления время задержки достигает долей микросекунды (от 0,1 до 1 ...2мкс).

Затем происходит нарастание тока через прибор, которое обычно называют временем лавинного нарастания. Это время существенно зависит от начального прямого на­пряжения t/„po на тиристоре и пря­мого тока Iпр через включенный тиристор. Включение тиристора обычно осуществляется импульсом тока управления. Для надежного включения тиристора необходимо. чтобы параметры импульса тока управления: его амплитуда Iуm„ длительность, скорость нарастаня, dly/dt отвечали определенным требованиям, которые обеспечивают включение тиристора в заданньй момент. Длительность импульса тока управления должна быть такой, что к моменту его окончания анодный ток тиристора был больше тока удержания

Выключается тиристор (принудительно) приложением обратного напряжения Uобp, для обеспечения снижения анодного тока до нуля (точнее ниже тока удержания). Выключение можно разделить на две стадии: время восстановления сопротивления и время выключенияя.

Потери в тиристоре состоят из потерь при протекании прямого тока, потерь при протекании обратного тока, коммутационных потерь и потерь в цепи управления. Потери при протекании прямого и обратного токов рассчитываются так же как в диодах. Коммутационные потери и потери в цепи управления зависят от способа включения и выключения тиристора.