Что такое тиристор – динистор?
 

  

Тиристор – полупроводниковый прибор на основе монокристалла полупроводника с многослойной структурой типа p –n –p – n обладает свойствами управляемого электрического вентиля. В качестве полупроводника обычно применяют кремний.
   Обычно тиристор имеет три вывода: два из них (катод и анод) контактируют с крайними областями монокристалла, а третий вывод – управляющий. Такой управляемый тиристор называется иногда триодным, или тринистором.
   Неуправляемый тиристор, имеющий всего два вывода (анод - катод), называется диодным
тиристором или динистором.
   Четырехслойная структура тиристора изображена на рис 1.

 
      На рисунке 2 - его транзисторный аналог.
   Вольт-амперная характеристика, ВАХ динистора, имеет вид на рисунке 3.


   Устойчивое состояние (точка D на ВАХ) достигается в результате перехода транзисторов тиристора в режим насыщения. Падение напряжения на открытом динисторе - тиристоре составляет около 1,5 – 2,0 вольта.
   Если на анод подать положительное напряжение относительно катода, то крайние электронно-дырочные переходы П1 и П3 оказываются смещенными в прямом направлении, а центральный переход П2 в обратном.
   С увеличением анодного напряжения , ток через динистор сначала растет медленно (участок А - В на ВАХ). Сопротивление перехода П2 , в этом режиме еще велико, это соответствует запертому состоянию динистора.
   При некотором значении напряжения (участок В - С на ВАХ). называемым напряжением переключения Uпер (напряжение лавинного пробоя перехода П2), динистор переходит в проводящее состояние.
   В цепи устанавливается ток (участок D – E на ВАХ), определяемый сопротивлением внешней цепи и величиной приложенного напряжения U (рис 2).
Напряжение пробоя динистора, в зависимости от экземпляра, изменяется в широких пределах и имеет значения порядка десятков и сотен вольт.
   На вольт – амперной характеристике, ВАХ (рис 3.), обозначены участки:
- А – В участок в прямом включении, здесь динистор заперт и приложенное к его выводам напряжение меньше, чем необходимо для возникновения лавинного пробоя;
- В – С участок пробоя коллекторного перехода;
- C - D участок отрицательного сопротивления;
- D - E участок открытого состояния динистора (динистор включен).
   Динистор имеет два устойчивых состояния:
- заперт (А – В)
- открыт (D - E)
В участке A – D – E явно просматривается кривая ВАХ диода.

   Тиристор имеющий три электрода – анод, катод и управляющий электрод – называется тринистором или просто тиристором.
   Четырех слойная структура типа p – n – p – n является единой для тиристора – динистора. Просто, у динистора отсутствует дополнительный вывод управляющего электрода.
При подаче тока в цепь управляющего электрода, тиристор переключается в открытое состояние при меньших значениях Uпер.
   Если каким-то образом уменьшать ток, проходящий через динистор - тиристор, то при некотором его значении (точка D на ВАХ) тиристор закроется.
Минимальный ток, при котором тиристор - динистор переходит из открытого в закрытое состояние (при токе управляющего электрода Iу =0) называется током удержания Iуд.
   Если через управляющий электрод тиристора пропустить отпирающий ток, то тиристор перейдёт в открытое состояние.
Включение транзисторного аналога тиристора (рис 2) можно осуществить по двум входам: между электродами (Э1 –Б1), либо между электродами (Э2 – Б2).

   Вольтамперная характеристика тиристора (Рис 4), похожа на вольтамперную характеристику динистора.


   Однако отпирание тиристора обычно происходит при существенно более низком  напряжении, чем необходимо динистору. К раннему открыванию тиристора приводит протекание тока через управляющий электрод. Чем больше ток управляющего электрода от Iy1 до Iy4, тем при более низком  напряжении Ua тринистор перейдёт в открытое состояние. Это отражено на вольтамперной характеристике тиристора.
   Тиристоры изготавливают на разные мощности: маломощные (ток 50 мА. – 100 мА), средней мощности (ток до 20 ампер) и большой мощности (токи 20 – 10000 ампер) и величины напряжения от нескольких вольт до 10 тысяч вольт.
   По назначению и принципу действия тиристоры делятся на: запираемые, быстродействующие, импульсные, симметричные и фототиристоры.
   Тиристор и динистор пропускают ток только в одном направлении – от анода к катоду.
В настоящее время появились двунаправленные динисторы (пропускают ток в обоих направлениях) и двунаправленные тиристоры (симисторы).


   Симистор имеет в своем составе как бы два тиристора, включенных встречно, с управлением от одного управляющего электрода.
ВАХ (вольт - амперная характеристика) симистора представлена на рис 5.
   Она имеет две одинаковые ветви. При положительном полупериоде сетевого напряжения действует правая ветвь, при отрицательном полупериоде – левая.
На управляющий электрод, относительно катода, также подается соответственно то положительное, то отрицательное управляющее напряжение.
В схемах управления, симистор может заменить два тиристора.
   Динисторы применяют в регуляторах и переключателях, чувствительных к изменениям напряжений.
   Наличие двух устойчивых состояний (включен - выключен), а также низкая мощность рассеяния тиристора, обусловили широкое использование их в различных устройствах.
   Тиристоры применяются в регулируемых источниках питания, генераторах мощных импульсов, в линиях передачи энергии постоянного тока, в системах автоматического управления и т.д.
   Внешний вид тиристора и его обозначение на схемах:

 
   Симисторы нашли широкое применение в устройствах регулирования скорости вращения электродвигателей, в системах регулирования освещения, в электронагревателях, в преобразовательных установках.
   Внешний вид симистора такой же как и у обычного тиристора.


 

2013 г.   Виктор Егель