Диністор має чотиришарову структуру. У нього є три p-n переходи. Два крайніх з них (П1 і П3;) зміщені у прямому напрямку, а середній (П2) - у зворотному
(мал. 2.26, а).
а) б)
Малюнок 2.26 - Структура диністора (а) та його модель у вигляді
двох транзисторів (б)
Таку структуру можна представити у вигляді еквівалентної схем, що складається з двох транзисторів VT1 та VT2 р-п-р та п-р-п типу відповідно (мал. 2.27,6). Цю модель можна отримати, якщо подумки розітнути прилад уздовж площини А-А, а потім обидві частки електричко з'єднати. При цьому виходить, що переходи П1 і П3 є емітерними переходами цих транзисторів, а перехід П2 для обох транзисторів є колекторним.
Область бази Б1 транзистора VT1 одночасно є колекторною областю транзистора VT2, а область бази Б2 транзистора VT2 - колекторною областю транзистора VT1.
Відповідно, колекторний струм першого транзистора є базовим для другого ік1=іб2, а колекторний струм другого транзистора - базовим першого ік2=іб1 Таке вмикання забезпечує внутрішній додатний зворотний зв'язок: якщо увімкнеться хоча б один транзистор, то надалі вони будуть підтримувати один одного в увімкненому стані.
ВАХ диністора наведена на мал. 2.27, на якій позначено:
Uвм - напруга вмикання диністора;
Івм - струм вмикання;
Іум - струм утримання;
Ігр - гранично допустимий струм приладу;
Uгр - напруга, що відповідає Ігр.
Малюнок. 2.27-ВАХ диністора та його умовне позначення
Ділянка Оа ВАХ відповідає закритому стану диністора, ділянка аб - лавиноподібному перемиканню приладу (ділянка з негативним опором, бо тут R—U/- величина від'ємна, а ділянка бв, подібна відрізку ВАХ діода - увімкненому стану диністора (режим насичення), вона є робочою ділянкою характеристики.
Для вимикання приладу струм у його колі повинен стати меншим за струм утримання.
Основні параметри диністора:
-напруга вмикання диністора Uвм , що становить (201ООО) В;
-максимальне середнє значення прямого струму за заданих умов її
охолодження Іпр max, що становить (0,12) А;
-струм утримання I ym - мінімальний прямий струм увімкненого диністора, при подальшому зниженні якого диністор переходить у непровідний стан, що становить (0,010,1) А;
-максимальне допустиме амплітудне значення зворотної напруги Uзв мах сягає до 1000 В;
-час вмикання, тобто час переходу від закритого стану до відкри-
того, знаходиться у межах (11О) мкс.
2.6.2 Триністор (керований діод)
Тиристор - це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових областей зроблено вивід - керуючий електрод.
Структура та умовне позначення триністора (надалі - тиристор) наведені на мал. 2.28.
Малюнок 2.28 - Структура та умовне позначення тиристора
Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругу на р-п перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати величину Uзм .
Якщо подати в керуюче коло імпульс прямої напруги, тиристор вмикається і залишається увімкненим після зняття сигналу керування.
Вимкнути тиристор можна лише зниженням струму у його анодному колі нижче струму утримання Іум. ВАХ тиристора приведена на малюнку 2.29.
Малюнок 2.29 - ВАХ тиристора
У колах постійного струму (мал.2.30) вимикання тиристора здійснюється тиристору попередньо зарядженого конденсатора з напругою, полярність
якої зворотна щодо тиристора (примусова комутація,).
Малюнок 2.30 – Схема включення тиристора
У колах змінного струму вимикання тиристора здійснюється природно в в момент проходження струму через нуль невимушена комутація) – тому тиристори набули широкого застосування в колах змінного струму.
2.6.3 Спеціальні типи тиристорів (симістор, фототиристор,
двоопераційний тиристор, оптронний тиристор)
Симістор або симетричний тиристор - прилад, який є керованим як при позитивній, так і при негативній напрузі на ньому. ВАХ симістора та його умовне позначення наведено на мал. 2.31.
Прилад являє собою п'ятишарову структуру. Його параметри подібні до параметрів триністора.
Оптроний тиристор - це поєднання світлодіода та фототиристора в одному корпусі. Якщо через світлодіод пропускати струм (під дією Uk), він генеруватиме світловий потік, який, падаючи на структуру тиристора в зоні керуючого р-п переходу, призведе до генерації в НП вільних носіїв заряду. Ці носії під дією прикладеної до тиристора напруги створюють струм керування і тиристор вмикається. Головна перевага оптронних тиристорів - це відсутність гальванічного зв'язку між колом керування та силовим колом. Умовне позначення оптронного тиристора наведене на мал. 2.32.
|
Наявність у тиристорів внутрішнього додатнього зворотного зв'язку (зона від'ємного опору на ВАХ) надає їм ряд важливих властивостей.
Головне: для вмикання тиристора достатньо в його коло керування подати короткий імпульс струму невеликої потужності. Далі відкритий стан підтримується за рахунок внутрішнього додатного зв'язку. Тому тиристори мають дуже великий коефіцієнт підсилення за потужністю (десятки тисяч).
Порівняно з транзисторами, тиристори більш стійкі до перевантажень, але мають досить вузький діапазон робочих частот (до сотень герц).
2.6.4 Електростатичні тиристори
Окрім розглянутих вище, в останній час в енергетичній електроніці використовують і деякі новітні види тиристорів, що з'явилися завдяки досягненням напівпровідникової технології. Це, наприклад, електростатичні тиристори (або SITh- тиристори – Static Induction Thyristor). Технологія їх виготовлення настільки складна, що опанована у світі лише декількома фірмами. Відповідно, їх вартість досить висока.
Еквівалентна схема і позначення такого тиристора наведені на мал. 2.33. У нормальному стані він проводить струм. Вимикання здійснюється подачею на керуючий електрод негативної відносно до катода напруги.
|
2.6.5 Запірний тиристор з МОН-керуванням
Найбільш перспективним з тиристорів є тиристор, керований напругою - запірний тиристор з МОН-керуванням (MCT – MOS – Controlled Thyristor). Його схема і позначення наведені на мал. 2.34. Він містить в собі МОН-структури з п- та р-каналами і тиристорну чотиришарову структуру р-п-р-п.
|
Вмикають його по затвору n-канального МОН-транзистора. Вимикання здійснюється по затвору p-канального МОН-транзистора, що на короткий час шунтує катодний перехід тиристорної структури. Це забезпечує малу потужність кола керування приладу і сумісність з цифровими пристроями керування.