47. Объясните принцип действия динистора.

Тиристоры - это общее название четырехслойных и пятислойных полупроводниковых приборов, имеющих структуру типа P-N-P-N или P-N-P-N-P.

Динистор - это тиристор, который имеет только два вывода, называющиеся анодом и катодом. Условное графическое обозначение динистора приведено на рис. 2.6.1.

Принцип действия динистора (рис. 2.6.2): при подаче на анод динистора небольшого положительного напряжения относительно катода динистор закрыт и через него протекает незначительный ток утечки. При увеличении напряжения на аноде ток утечки также увеличивается (кривая О-Е-А). Когда напряжение на аноде динистора достигает величины напряжения включения (точка А) динистор открывается и быстро переходит в точку В, лежащую на кривой O-D-B-C. Кривая O-D-B-C аналогична прямой ветви ВАХ обычного диода и характеризует работу динистора во включен-ном состоянии. Точка С соответствует максимально допустимому прямому току динистора во включенном состоянии. Если ток открытого динистора снизить до величины, меньшей тока удержания (точка D), то динистор скачком закрывается и переходит в точку Е, лежащую на кривой О-Е-А, характеризующей закрытое состояние динистора.

Если соединить динистор последовательно с резистором, как показано на рис. 2.6.3, и подать на эту схему постоянное напряжение, то при достаточно малом напряжении динистор будет закрыт. Напряжение на выхо-де схемы равно напряжению на входе. При увеличении напряжения на входе выходное напряжение также увеличивается, оставаясь равным входному до тех пор, пока входное напряжение не достигнет величины напряжения включения динистора. При этом динистор включится, и выходное напряжение станет примерно равным нулю. Почти все входное напряжение будет приложено к резистору. При дальнейшем увеличении входного напряжения ничего не изменяется, только ток через резистор и динистор увеличивается пропорционально входному напряжению. При уменьшении входного напряжения также ничего не изменяется до тех пор, пока ток через динистор не станет меньше тока удержания. При этом динистор закроется, и выходное напряжение станет равным входному.

48. Назовите параметры тиристоров.

Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) p-n-переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для коммутаций в электрических цепях.

Простейшим тиристором с двумя выводами является диодный тиристор (динистор). Триодный тиристор (тринистор) имеет дополнительно третий (управляющий) электрод. Как диодный так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р–n-переходами (рис. 1).

Крайние области р1 и n2 называются анодом и катодом, соответственно, с одной из средних областей р2 или n1 соединен управляющий электрод. П1, П2, П3 – переходы между p- и n-областями.

Источник Е внешнего питающего напряжения подключен к аноду положительным относительно катода полюсом. Если ток Iу через управляющий электрод триодного тиристора равен нулю, его работа не отличается от работы диодного. В отдельных случаях бывает удобно представить тиристор двухтранзисторной схемой замещения с использованием транзисторов с различным типом электропроводности р–n–р и n–р–n (рис. 1,б). 

Рис.1. Структура (а) и двухтранзисторная схема замещения (б) триодного тиристора

Как видно из рис.1,б, переход П2 является общим коллекторным переходом обоих транзисторов в схеме замещения, а переходы П1 и П3 – эмиттерными переходами. При повышении прямого напряжения Uпр (что достигается увеличением ЭДС источника питания Е) ток тиристора увеличивается незначительно до тех пор, пока напряжение Uпр не приблизится к некоторому критическому значению напряжения пробоя, равному напряжению включения Uвкл (рис.2). 

Рис. 2. Вольт-амперные характеристики и условное обозначение триодного тиристора

При дальнейшем повышении напряжения Uпр под влиянием нарастающего электрического поля в переходе П2 происходит резкое увеличение количества носителей заряда, образовавшихся в результате ударной ионизации при столкновении носителей заряда с атомами. В результате ток в переходе быстро нарастает, так как электроны из слоя n2 и дырки из слоя р1 устремляются в слои р2 и n1 и насыщают их неосновными носителями заряда. При дальнейшем увеличении ЭДС источника Е или уменьшения сопротивления резистора R ток в приборе нарастает в соответствии с вертикальным участком ВАХ (рис.2)

Минимальный прямой ток, при котором тиристор остается во включенном состоянии называется током удержания Iуд. При уменьшении прямого тока до значения Iпр< Iуд (нисходящая ветвь ВАХ на рис.2) высокое сопротивление перехода восстанавливается и происходит выключение тиристора.

Напряжение Uвкл, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено дополнительным введением неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к переходу П2. Эти добавочные носители заряда увеличивают число актов ионизации в р–n-переходе П2, в связи с чем напряжение включения Uвкл уменьшается.

Добавочные носители заряда в триодном тиристоре, представленном на рис. 1, вводятся в слой р2 вспомогательной цепью, питаемой от независимого источника напряжения. В какой мере снижается напряжение включения при росте тока управления, показывает семейство кривых на рис. 2.

Будучи переведенным в открытое (включенное) состояние, тиристор не выключается даже при уменьшении управляющего тока Iу до нуля. Выключить тиристор можно либо снижением внешнего напряжения до некоторого минимального значения, при котором ток становится меньше тока удержания, либо подачей в цепь управляющего электрода отрицательного импульса тока, значение которого, впрочем, соизмеримо со значением коммутируемого прямого тока Iпр.

Важным параметром триодного тиристора является отпирающий ток управления Iу вкл – ток управляющего электрода, который обеспечивает переключение тиристора в открытое состояние. Значение этого тока достигает нескольких сотен миллиампер.

Из рис. 2 видно, что при подаче на тиристор обратного напряжения в нем возникает небольшой ток, так как в этом случае закрыты переходы П1 и П3. Во избежание пробоя тиристора в обратном направлении (который выводит тиристор из строя из-за теплового пробоя хода) необходимо, чтобы обратное напряжение было меньше Uобр.макс.