Динистор принцип работы

Динистор. Описание, принцип работы, свойства и характеристики.

Популярные динисторы однополярные и симметричные. Справочные данные.

Динистор! Редкий зверь в наших краях. У него уши вот такие, глаза — такие, и сам он такой. Сразу видно — пришло животное из далёких стран. Надо звать людей, пусть кто-нибудь расскажет, что это за скотина.

Секундочку, я уже здесь, только подгребу немного и переключусь на открытый канал.
Итак, давайте определимся, что такое ДИНИСТОР.
Когда молчит википедия — чёткой формулировки, переходящей от источника в источник, не существует, каждый трактует её по-своему, порой не совсем адекватно. Потренируемся и мы.

Динистор — это двухэлектродный ключевой полупроводниковый элемент, открытие которого происходит при достижении между выводами анода и катода определённого напряжения, зависящего от типа данного динистора, а закрытие — снижением до определённого уровня тока через него.
К количеству наращённых в динисторе p-n переходов отнесёмся идентифирентно, а вот ВАХ (вольт-амперные характеристики), как нельзя лучше, помогут нам разобраться в работе данного типа полупроводников.

Рис.1

На Рис.1 (слева) приведена ВАХ однополярного (несимметричного) динистора, который работает только при наличии положительного смещения. При обратном смещении, превышающем Uобр max, прибор может выйти из строя.

Для снятия вольт-амперной характеристики динистора нам понадобится источник регулируемого напряжения от 0В до некоторого значения, превышающего напряжение открывания Uвкл полупроводника и эквивалент нагрузки Rн (Рис.2).
Установим на источнике самый низкий уровень напряжения и начнём его постепенно повышать.
Участок 1 на ВАХ: динистор закрыт, ток через нагрузку равен току утечки динистора (десятки микроампер), напряжение на Rн≈0.
При дальнейшем увеличении напряжения ничего не меняется до тех пор, пока не будет достигнут уровень Uвкл. В этот момент динистор триггерно открывается (участок 2), и дальнейшая величина тока через нагрузку будет зависеть от входного напряжения, сопротивления Rн и сопротивления открытого динистора (участок 3). Напряжение на нагрузке Uн при этом равно напряжению источника питания минус напряжение (около 5В) падения на открытом динисторе. Ясен пень, что Iн=Uн/Rн=(Uпит-Uпад)/Rн .
Как теперь закрыть динистор?
Начинаем уменьшать напряжение источника. Ток нагрузки по прежнему равен Iн=(Uпит-Uпад)/Rн.
В определённый момент времени, когда ток через динистор уменьшится до величины, называемой током удержания (Iуд), динистор мгновенно закроется, ток нагрузки упадёт до «0». Итог — ключ закрылся.

Симметричные (двухполярные) динисторы работают точно таким же образом, как и однополярные, только всё вышесказанное верно не только для положительных напряжений, но и для отрицательных. Проверяется незамысловатым изменением полярности подключённого источника питания.

Для наглядной иллюстрации изложенного материала, давайте рассмотрим работу динисторного генератора пилообразного напряжения.

Рис.3

Вот как описывает работу приведённого генератора автор издания «Практическая электроника от транзистора до кибернетической системы» Р.В.Майер.

«Нами использовались динистор типа КН102А (открывается при 11 В), резистор на 2 — 5 ком, конденсатор ёмкостью 1 — 10 мкФ; напряжение питания 20 — 100 В. При включении динистор закрыт, конденсатор C1 медленно заряжается от источника питания через резистор R1. Напряжение на конденсаторе растёт до напряжения открывания динистора (Рис.3.2). Когда динистор открывается, его сопротивление резко падает, и конденсатор быстро разряжается через него. При уменьшении анодного напряжения до напряжения закрывания динистор закрывается, после чего все повторяется снова.
Время заряда τ=RC, поэтому при увеличении R и C период колебаний растёт, частота импульсов уменьшается. С ростом напряжения питания конденсатор заряжается быстрее, частота генерируемых импульсов увеличивается».

Подобьём сказанное перечислением основных параметров динистора:

— Напряжение открывания (включения), Uвкл;
— Минимальный ток удержания, Iуд;
— Максимально допустимый прямой ток, Iпр;
— Ток утечки в закрытом состоянии, Iут;
— Максимально допустимое обратное напряжение, Uобр max;
— Падение напряжения на открытом динисторе, Uпр;
— Скорость нарастания напряжения при переключении, dUзакр/dt, либо
Время нарастания напряжения, tr.

Электрические характеристики распространённых однополярных динисторов КН102 и симметричных (двуполярных) DB3-D34 динисторов сведём в итоговую таблицу.

Самодельные светорегуляторы. Часть первая. Разновидности тиристоров

В статье рассказано об использовании тиристоров, приведены простые и наглядные опыты для изучения принципов их работы. Также даны практические указания по проверке и подбору тиристоров.

Самодельные светорегуляторы

В статьях «Диммеры: устройство, разновидности и способы подключения» и «Устройство и схема диммера» было рассказано о применении светорегуляторов промышленного изготовления. Но, несмотря на разнообразие и наличие в продаже таких устройств, иногда все же, приходится вспомнить забытое старое, и собрать светорегулятор по достаточно простой любительской схеме.

Может быть недостаточна мощность того устройства, что есть в продаже, или просто есть детали, чтобы бездарно их не растерять, так пусть будет хоть что-то. К тому же светорегулятор вовсе не обязательно должен регулировать свет, можно приспособить его, например, к паяльнику. В общем, применений предостаточно, готовое устройство может всегда пригодиться.

Практически все подобные устройства выполнены с применением тиристоров, о которых стоит рассказать отдельно, ну хотя бы вкратце, чтобы принцип действия тиристорных регуляторов был ясен и понятен.

Разновидности тиристоров

Название тиристор подразумевает под собой несколько разновидностей, или как принято говорить, семейство полупроводниковых приборов. Такие приборы представляют собой структуру из четырех p и n слоев, образующих три последовательных p-n (p-n буквы латинские: от positive и negative) перехода.

Рис. 1. Тиристоры

Если от крайних областей p n сделать выводы, получившийся прибор называется диодным тиристором, по-другому динистор. Он и внешним видом похож на диод серии Д226 или Д7Ж, только диоды имеют всего лишь один p-n переход. Конструкция и схема динистора типа КН102 показана на рисунке 2.

Там же показана и схема его включения. Если сделать вывод еще от одного p-n перехода, то получится триодный тиристор, называемый тринистором. В одном корпусе может находиться сразу два тринистора, включенных встречно – параллельно. Такая конструкция называется симистором и предназначена для работы в цепях переменного тока, поскольку может пропускать как положительные, так и отрицательные полупериоды напряжения.

Рисунок 2. Внутреннее устройство и схема включения диодного тиристора КН102

Вывод катода, область n, соединен с корпусом, а вывод анода через стеклянный изолятор соединен в областью p, как показано на рисунке 1. Там же показано включение динистора в цепи питания. В цепь питания последовательно с динистором обязательно должна быть включена нагрузка, так же как если бы это был обычный диод. На рисунке 3 показана вольт — амперная характеристика динистора.

Рисунок 3. Вольт — амперная характеристика динистора

Из этой характеристики видно, что напряжение к динистору может быть приложено как в обратном направлении (на рисунке в нижней левой четверти), так и в прямом, как показано в правой верхней четверти рисунка. В обратном направлении характеристика похожа на характеристику обычного диода: через прибор протекает незначительный обратный ток, практически можно считать что и нет никакого тока.

Больший интерес представляет прямая ветвь характеристики. Если на динистор подать напряжение в прямом направлении и постепенно его увеличивать, то ток через динистор будет невелик, и изменяться будет незначительно. Но лишь до тех пор, пока не достигнет определенного значения, называемого напряжением включения динистора. На рисунке это обозначено как Uвкл.

При этом напряжении во внутренней четырехслойной структуре происходит лавинообразное увеличение тока, динистор открывается, переходит в проводящее состояние, о чем свидетельствует участок с отрицательным сопротивлением на характеристике. Напряжение участка катод – анод резко уменьшается, а ток через динистор ограничивается только лишь внешней нагрузкой, в данном случае сопротивлением резистора R1. Главное, чтобы ток был ограничен на уровне не выше предельно допустимого, который оговаривается в справочных данных.

Предельно допустимый ток или напряжение, это та величина, при которой гарантируется нормальная работа прибора в течение длительного времени. Причем следует обратить внимание на то, чтобы предельно допустимого значения достигал лишь один из параметров: если прибор работает в режиме предельно допустимого тока, то рабочее напряжение должно быть ниже, чем предельно допустимое. В противном случае нормальная работа полупроводникового прибора не гарантируется. К достижению предельно допустимых параметров специально, конечно, стремиться не надо, но уж если так получилось…

Этот прямой ток через динистор будет протекать до тех пор, пока каким — либо образом динистор будет выключен. Для этого необходимо прекратить прохождение прямого тока. Это можно сделать тремя способами: разомкнуть цепь питания, замкнуть накоротко динистор при помощи перемычки (весь ток пройдет через перемычку, а ток через динистор будет равен нулю), или изменить на противоположную полярность питающего напряжения. Такое получается если питать динистор и нагрузку переменным током. Такие же методы выключения и у триодного тиристора – тринистора.

Маркировка динисторов

Она состоит из нескольких букв и цифр, наиболее распространены и доступны отечественные приборы серии КН102 (А,Б…И). первая буква К, говорит о том, что это кремниевый полупроводниковый прибор, Н что это динистор, цифры 102 номер разработки, а вот последняя буква определяет напряжение включения.

Весь справочник тут не поместится, однако следует отметить, что КН102А имеет напряжение включения 20В, КН102Б 28В, а КН102И уже целых 150В. При последовательном включении приборов напряжение включения складывается, например два КН102А дадут в сумме напряжение включения 40В. Динисторы выпускавшиеся для оборонной промышленности вместо первой буквы К имеют цифру 2. Это же правило используется и в маркировке транзисторов.

В настоящее время достаточно широко распространены симметричные динисторы. Чтобы себе это представить, достаточно соединить два обычных динистора встречно – параллельно. Такие динисторы включаются при подаче напряжения любой полярности или переменного напряжения. Используются в схемах формирователей запускающего импульса в электронных трансформаторах и энергосберегающих лампах, а также в качестве порогового элемента в тиристорных регуляторах, о чем будет рассказано дальше. Один из таких динисторов имеет маркировку DB3.

Такая логика работы динистора позволяет на его базе собирать достаточно простые генераторы импульсов. Схема одного из вариантов показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Генератор на динисторе

Принцип работы такого генератора достаточно прост: выпрямленное диодом VD1 сетевое напряжение через резистор R1 заряжает конденсатор C1, и как только напряжение на нем достигнет напряжения включения динистора VS1, последний открывается, и конденсатор разряжается через лампочку EL1, которая дает кратковременную вспышку, после которой процесс повторяется сначала. В реальных схемах вместо лампочки может устанавливаться трансформатор, с выходной обмотки которого могут сниматься импульсы, используемые для каких-либо целей, например, в качестве открывающих импульсов.

Тиристоры.

Динистор.

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 дини-стора небольшого положительного напряжения относительно катода ди-нистор 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 напря-жения 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.

Принцип работы динистора

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

Чтобы подробно и наглядно разобраться в принципе работы динистора обратимся к его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Вольт-амперная характеристика хороша тем, что позволяет наглядно увидеть то, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

График имеет три области, каждая из которых показывает режим работы динистора при определённых условиях.

· Красный участок на графике показывает закрытое состояние динистора. Ток через него не течёт. При этом напряжение, приложенное к электродам динистора, меньше напряжения включения V_BO – Breakover voltage.

· Синий участок показывает момент открытия динистора после того, как напряжение на его выводах достигло напряжения включения (V_BO или U_вкл.). При этом динистор начинает открываться и через него начинает протекать ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

· Зелёный участок показывает открытое состояние динистора. При этом ток, который протекает через динистор ограничен только максимальным током I_max, который указывается в описании на конкретный тип динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в районе 1 – 2 вольт.

Получается, что динистор в своей работе похож на обычный полупроводниковый диод за одним исключением. Если пробивное напряжение или по-другому напряжение открытия для обычного диода составляет значение менее вольта (150 – 500 мВ), то для того, чтобы открыть динистор необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое исчисляется десятками вольт. Так для импортного динистора DB3 типовое напряжение включения (V_BO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью закрыть динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньше тока удержания. При этом динистор выключиться – перейдёт в закрытое состояние.

Если динистор несимметричный, то при обратном включении (“+” к катоду, а “-” к аноду) он ведёт себя как диод и не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического для данного типа динистора и он сгорит. Для симметричных, как уже говорилось, полярность включения в схему не имеет значения. Он в любом случае будет работать.

В радиолюбительских конструкциях динистор может применяться в стробоскопах, переключателях мощной нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных приборах.

Электрическая цепь переменного синусоидального тока с частотой f=50Гц, находящаяся под действием напряжения, содержит активные, реактивные интуктивные и реактивные емкостные сопротивления. По данным таблицы 4.2 с учетом положения выключателей В1-В7 определить токи всех ветвей, напряжения на участках цепи, коэффициент мощности электрической цепи, комплексные Y, активные G и реактивные проводимости В отдельных участков и всей электрической цепи. Проверить соблюдение баланса полных S, активных Р и реактивных Q мощностей.

Дано: Решение: выражаем сопротивления ветвей цепи в комплексной форме:

U=120В Z=R±jX=Z* ;

f=50Гц Z1=12+j16=14.14e -j45

R1=10 Oм Z2=12+j16=20e +j53

R2=24 Oм Z2=25±j0=25e +j0

R3=15 Oм Z=Z1+(Z2* Z3)/( Z2* Z3)

L1=19.1 мГ Полное комплексное сопротивление цепи:

С2=455 мкФ Z=14.14e j 45 +(20e + j 53 *25e + j 0 )/(37*j16)=10-j10+10.75+j6.25=20.75-j3.75=21.08 j 10

L3=63,5 мГ

Определяем ток в неразветвленной части цепи :

Принцип действия динистора

Тиристоры. Назначение, определение, область применения.

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Это и определило его название («тира» по-гречески — дверь). Тири­стор, подобно двери, открывается, пропуская электрический ток, и закрывается, преграждая путь току.

С точки зрения применения тиристор — это полупроводниковый ключ, то есть прибор, основное назначение которого состоит в замыкании и размыкании цепи нагрузки при управлении внешним сигналом. Тиристоры используются в цепях электропитания устройств связи и энергетики, различных автономных управля­ющих устройствах.

Тиристоры подразделяются на динисторы, тринисторы и симисторы.

Динистор — это двухэлектродный прибор диодного типа, имеющий три рn-перехода.

По своей структуре динисторы состоят из четырех и более полупроводнико­вых слоев, образуя три и более перехода вместо двух, как у биполярного транзи­стора. Полупроводниковые слои последовательно чередуются. Крайняя p-область называется анодом, а крайняя n-область — катодом.

Подадим на анод динистора «+», на катод — «-» внешнего напряжения (рис. 1). При такой полярности включения внешнего напряжения к крайним переходам приложено прямое напряжение, а к среднему — обратное. Следовательно, край­ние переходы открыты, а средний закрыт. При этом динистор находится в за­крытом состоянии благодаря большому сопротивлению среднего перехода.

Рисунок 1. Структурная схема динистора.

В данном случае большая часть внешнего напряжения приложена к сред­нему переходу, имеющему большое сопротивление, и только незначительная часть этого напряжения приложена к крайним переходам, сопротивление кото­рых мало.

Для того чтобы осуществить переключение, то есть открыть динистор, необ­ходимо скомпенсировать потенциальный барьер среднего перехода.

Для более наглядной иллюстрации происходящих процессов в динисторе представим его в виде двух биполярных транзисторов р-n-р- и n-р-n — структуры.

Рисунок 2. Принцип работы динистора.

Как видно из рис. 2, оба транзистора работают в активном режиме (прямое включение). На эмиттерные переходы p₁n₁ и n₂p₂ подаются прямые напряже­ния, на коллекторный переход р₂n₁ — общий для двух транзисторов — обратное напряжение. Под действием прямых напряжений, приложенных к эмиттерным переходам, происходит инжекция основных носите­лей заряда р₁ и n₂ в соответствующие базы n₁ и р₂.

В npn-транзисторе электроны из эмиттера n₂ пе­реходят в базу р₂, где становятся неосновными но­сителями. Часть этих электронов рекомбинируют в базе, а остальные переходят в коллектор n₁ под дей­ствием прямого напряжения. В результате этого в об­ласти n₁ создается избыточный отрицательный заряд. Аналогичное явление происходит и в pnp-транзисторе, благодаря чему в коллекторе р₂ создается избыточный положительный заряд.

Но первоначально за счет обратного напряжения на границе перехода n₁ и р₂ имеется двойной электрический слой, состоящий из нескомпенсированных поло­жительных зарядов в области n₁ и отрицательных зарядов в области р₂, которые образуют потенциальный барьер (свойства рn-перехода без внешнего напряжения).

Однако избыточные электроны п₁-области и дырки р₂-области (под действи­ем прямого напряжения), накапливаясь, создают свое электрическое поле (за­ряд), которое снижает потенциальный барьер на границе перехода р₂п₁.

При увеличении внешнего напряжения между анодом и катодом возрастает число подвижных носителей заряда, которые переходят в коллекторы соответст­вующих транзисторов. Это приводит к возрастанию избыточных зарядов основ­ных носителей в областях р₂ и п₁, что способствует снижению потенциального барьера на переходе р₂, вплоть до его полной компенсации.

При полной компенсации обратного напряжения на коллекторном переходе он откроется и его сопротивление будет таким же малым, как и у обоих эмиттерных переходов. Ток динистора резко возрастет.

Динистор будет находиться во включенном состоянии до тех пор, пока проходящий через него ток будет достаточным для инжекции электронов и «дырок» в слои п₁ и р₂. Если ток тиристора снизить до значения I_выкл, называемого током выключения, то динистор переходит в закрытое состояние. Для значительного снижения напряжения включения необходимо ввести дополнительный управляющий электрод. Тринистор- это полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру, одна из базовых областей которого имеет управляющий электрод. В зависимости от того, какая база условного транзистора сделана управляющей, различают тринисторы с анодным и катодным управлением.

Рассмотрим тринистор с катодным управлением.

Под действием напряжения управления через переход ПЗ будет проходить ток управления I_у, который вызовет инжекцию электронов из слоя n₂ в слой p₂— Через переход П2 пройдет ток, равный I+ Iу, превышающий ток включения I_вкл, что приведет к включению тринистора. Если увеличивать ток включения тринистора, то напря­жение включения будет уменьшаться, т. е. если I_у1>I _у2, то Uвкл1

Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 1065 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Устройство и принцип работы динистора

Структура, УГО и ВАХ динистора приведены на рисунке:

Внешняя p-область называется анодом (А), внешняя n-область называется катодом (К). Три p-n перехода обозначены цифрами 1, 2, 3. Структура динистора 4-х-слойная – p-n-p-n.

Питающие напряжение Е подаётся на динистор таким образом, что 1 из 3 переходы открыты и их сопротивления незначительны, а переход 2 закрыт и все питающие напряжение U_пр приложено к нему. Через динистор протекает небольшой обратный ток, нагрузка R отключена от источника тока питания Е.

При достижении критического напряжения, равному напряжению включения U_вкл переход 2 открывается, при этом все три перехода 1, 2, 3 будут находится в открытом (включенном) состоянии. Сопротивления динистора падает до десятых долей Ома.

Напряжение включения составляет величину нескольких сотен вольт. Динистор открывается, и через него протекают значительные по величине токи. Падение напряжения на динисторе в открытом состояние составляет 1-2 вольта и мало зависит от величины протекающего тока, величина которого равна τ_a ≈ E / R, а U_R ≈ E, т.е. нагрузка подключена к источнику питания Е. Напряжение на динисторе, соответствующее предельно допустимую точку I_откр.max, называется напряжением открытого состояния U_окр. Предельный допустимый ток составляет величины от сотен мА до сотен А. Динистор находится в открытом состоянии, пока протекающий через него ток не станет меньше тока удержания I_уд. Динистор закрывается при уменьшении внешнего напряжения до величины порядка 1В или при перемене полярности внешнего источника. Поэтому такой прибор используется в цепях переходного тока. Точки В и Г соответствуют граничным значениям токов и напряжений динистора. Время восстановления сопротивления перехода 2 после снятия питающего напряжения составляет порядка 10-30 мкс.

Динисторы по своему принципу – приборы ключевого действия. Во включенном состоянии (участок БВ) он подобен замкнутому ключу, а в выключенном (участок ОГ) — разомкнутому ключу.

Презентация на тему Структура тиристора, ВАХ и принцип работы

Презентация на тему Структура тиристора, ВАХ и принцип работы, предмет презентации: Разное. Этот материал содержит 4 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

• Главная
• Разное
• Структура тиристора, ВАХ и принцип работы

Слайды и текст этой презентации

Глава 5. Тиристоры

Тиристоры (от греч. thyra — дверь) это полупроводниковые приборы с тремя и более р-п-переходами. Они предназначены, для коммутации больших по величине токов при сравнительно невысоком быстродействие.
В зависимости от вида ВАХ и способа управления тиристоры делят на диодные (неуправляемые) и триодные (управляемые).
Диодные тиристоры имеют два выводы – анод и катод. В зависимости от способа включения или выключения тока, они бывают: запираемые в обратном направлении (1), проводящие в обратном направлении (2) и симметричные (3). Последние представляют собой встречно- последовательное соединение тиристоров запираемых в обратном направлении. Они способны пропускать ток как в прямом, а также в обратном направлении. Они имеют два вывода, которые называются: анод 1, и анод 2.
Триодные тиристоры называют просто – тиристорами. Они имеют три вывода. Появляется третий управляющий электрод (УЭ). Напряжение, подаваемое на него, позволяет управлять включением (выключением) тиристора. Триодные тиристоры подразделяют на: запираемые в обратном направлении с управлением по аноду (4) и по катоду (5); проводящие в обратном направлении с управлением по аноду (6) и по катоду (7); симметричные (двунаправленные).

а) диодный тиристор (динистор);
б) диодный симметричный тиристор;
в) триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду;
г) триодный незапираемый тиристор с управлением по катоду;
д) запираемый тринистор с управлением по аноду;
е) запираемый тринистор с управлением по катоду;
ж) триодный симметричный незапираемый тиристор с управлением по аноду

Структура тиристора, ВАХ и принцип работы

Вольт-амперная характеристика динистора приведен на рис. Ав. На ней можно выделить четыре участка.
Участок – 1. На аноде положительное напряжение. Переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении, а переход П2 – в обратном.
Все внешнее напряжение будет приложено к КП. Ток коллекторного перехода Iкп – это малый по величине ток неосновных носителей заряда. Он является суммой токов, вызванных инжекцией через эмиттерные переходы П1 и П3, и небольшого собственной обратного тока перехода П2:
Iкп=α1Iэ1+α2Iэ2+ Iк0,
где α1 и α2 – коэффициенты инжекции тока эмиттерных переходов П1 и П3. Очевидно, что Iкп=Iэ1=Iэ2= Iа т.к. это элементы одной злектрической ветви, а потому
Iа=Iк0 / [1-(α1+α2)],
Пока напряжение между анодом и катодом относительно мало α1 + α2

Участок 2. При определенном значении напряжения Uак, называемом напряжением включения Uвкл, когда α1 + α2 =1, ток в соответствии с (6.4) должен •стремиться к бесконечности. Начинается лавинообразное увеличение токов. Транзисторы переходят в режим насыщения. Сопротивление прибора при этом падает до единиц ом. Но наличие в цепи анода резистора с сопротивлением Rа- ограничивает ток на уровни Еа/Rа..
Участок 3, соответствует ВАХ диода в отрытом состоянии. Это проводящее состояние динистора: Iа нас=Еа/Rа.
Участок 4. Переходы П1 и П3 смещены в обратном направлении. Ток динистора мал. Это запертое т.е. непроводящее ток, состояние динистора. При достаточно больших обратных напряжениях, обратный ток динистора резко возрастает – это тепловой пробой. В основном за процесс включения динистора отвечает переход П3 и процессы в области р2. Обычно выполняется условие α2>α1. Это достигается конструкцией – Wn1>Wp2, где Wn1>Wp2 – толщина базы n1 и p2.
Тиристор имеет дополнительный – управляющий электрод. Если в цепи управляющего электрода, от внешнего источника напряжения или тока создать ток, ток в цепи эмиттерного перехода П3, то это вызовет увеличение α2 и сумма α1 + α2 приблизится к единице при меньшем напряжении Uак, чем при отсутствии тока в цепи управляющего электрода. Следовательно, изменяя ток управляющего электрода, Iуэ можно управлять величиной Uвкл. После открывания тиристора ток Iуэ может быть уменьшен до нуля, но прибор останется во включенном состоянии. Чтобы выключить прибор, надо прервать или значительно уменьшить на определенное время проходящий через него ток – условие выключения тиристора Iа