Динистор на схеме. Динистор: принцип работы, характеристики и применение

Что такое динистор. Как устроен и работает динистор. Какие бывают виды динисторов. Где применяются динисторы. Как проверить динистор мультиметром. Какие у динистора основные характеристики.

Что такое динистор и как он устроен

Динистор — это полупроводниковый прибор, относящийся к классу тиристоров. Он имеет четырехслойную p-n-p-n структуру и два вывода — анод и катод. Основные особенности динистора:

• Неуправляемый тиристор (нет управляющего электрода)
• Имеет два устойчивых состояния — открытое и закрытое
• Переключается при достижении определенного напряжения
• Обладает свойством самоудержания в открытом состоянии

Динистор состоит из четырех полупроводниковых слоев, образующих три p-n перехода. Крайние слои являются эмиттерами, а средние — базовыми областями. Такая структура обеспечивает специфические свойства динистора.

Принцип работы динистора

Принцип работы динистора основан на внутренней положительной обратной связи между крайними p-n переходами. Рассмотрим основные режимы:

1. При малом прямом напряжении динистор закрыт, ток через него минимален
2. При достижении напряжения переключения происходит лавинообразный процесс — динистор открывается
3. В открытом состоянии сопротивление резко падает, ток ограничивается только внешней цепью
4. Динистор остается открытым, пока ток не упадет ниже тока удержания

Таким образом, динистор работает как электронный ключ с гистерезисом по току и напряжению. Это определяет области его применения.

Вольт-амперная характеристика динистора

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) динистора имеет S-образную форму с ярко выраженным участком отрицательного дифференциального сопротивления. Основные участки ВАХ:

• Область прямого запирания (высокое сопротивление)
• Точка переключения (напряжение включения)
• Область отрицательного сопротивления
• Область прямой проводимости (низкое сопротивление)

ВАХ наглядно демонстрирует принцип работы динистора как электронного ключа с гистерезисом. Ключевыми параметрами являются напряжение включения и ток удержания.

Основные характеристики динисторов

При выборе и применении динисторов учитывают следующие основные характеристики:

• Напряжение переключения (включения) — от единиц до сотен вольт
• Максимальный допустимый ток в открытом состоянии — до десятков ампер
• Ток удержания — минимальный ток для поддержания открытого состояния
• Время переключения — от долей до единиц микросекунд
• Прямое падение напряжения в открытом состоянии — единицы вольт
• Обратное напряжение — максимально допустимое обратное напряжение

Конкретные значения параметров зависят от типа и назначения динистора. Их указывают в справочных данных на прибор.

Виды динисторов и их особенности

Динисторы можно классифицировать по нескольким признакам:

1. По симметричности характеристики:
   • Симметричные (диаки) — одинаково работают при любой полярности
   • Несимметричные — работают только при прямом включении
2. По мощности:
   • Маломощные — токи до 1 А
   • Средней мощности — токи до 10 А
   • Мощные — токи свыше 10 А
3. По быстродействию:
   • Обычные — время переключения единицы мкс
   • Быстродействующие — доли мкс

Выбор конкретного типа динистора определяется требованиями схемы применения.

Где применяются динисторы

Благодаря своим свойствам динисторы нашли применение во многих областях электроники и электротехники:

• Пусковые устройства для газоразрядных ламп
• Коммутаторы мощных токов и напряжений
• Генераторы импульсов
• Стабилизаторы и ограничители напряжения
• Защита от перенапряжений
• Регуляторы мощности (диммеры)
• Преобразователи напряжения
• Блоки питания с мягким запуском

Во многих схемах динисторы успешно заменяют более сложные тиристоры или симисторы, упрощая конструкцию устройств.

Как проверить динистор мультиметром

Для проверки исправности динистора можно использовать обычный мультиметр. Порядок проверки:

1. Установить мультиметр в режим прозвонки диодов
2. Подключить щупы к выводам динистора в прямом направлении
3. Исправный динистор должен показывать высокое сопротивление
4. Плавно увеличивать напряжение до срабатывания динистора
5. После открытия сопротивление должно резко упасть
6. Проверить обратное направление — сопротивление должно быть высоким

Если динистор не открывается или имеет низкое сопротивление в обоих направлениях, он неисправен. Точные значения напряжений и токов можно измерить только специальными приборами.

Динистор Принцип работы и свойства динистора

Среди огромного количества всевозможных полупроводниковых приборов существует динистор.

В радиоэлектронной аппаратуре динистор встречается довольно редко, ходя его можно встретить на печатных платах широко распространённых энергосберегающих ламп, предназначенных для установки в цоколь обычной лампы. В них он используется в цепи запуска. В маломощных лампах его может и не быть.

Также динистор можно обнаружить в электронных пускорегулирующих аппаратах, предназначенных для ламп дневного света.

Динистор относится к довольно большому классу тиристоров.

Условное графическое обозначение динистора на схемах.

Для начала узнаем, как обозначается динистор на принципиальных схемах. Условное графическое обозначение динистора похоже на изображение диода за одним исключением. У динистора есть ещё одна перпендикулярная черта, которая, судя по всему, символизирует базовую область, которая и придаёт динистору его свойства.

Условное графическое обозначение динистора на схемах

Также стоит отметить тот факт, что изображение динистора на схеме может быть и другим. Так, например, изображение симметричного динистора на схеме может быть таким, как показано на рисунке.

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме

Как видим, пока ещё нет какого-либо чёткого стандарта в обозначении динистора на схеме. Скорее всего, связано это с тем, что существует огромный класс приборов под названием тиристоры. К тиристорам относится динистор, тринистор (triac), симистор, симметричный динистор. На схемах все они изображаются похожим образом в виде комбинации двух диодов и дополнительных линий, обозначающих либо третий вывод (тринистор) либо базовую область (динистор).

В зарубежных технических описаниях и на схемах, динистор может иметь названия trigger diode, diac (симметричный динистор). Обозначается на принципиальных схемах буквами VD, VS, V и D.

Чем отличается динистор от полупроводникового диода?

Во-первых, стоит отметить, что у динистора три (!) p-n перехода. Напомним, что у полупроводникового диода p-n переход всего один. Наличие у динистора трёх p-n переходов придаёт динистору ряд особенных свойств.

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.

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (тринистор) и в двух направлениях ( симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Устройство и основные виды тиристоров

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n-структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором. В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Вольтамперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

• Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.

• В точке 1 происходит включение тиристора.

• Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

• Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).

• В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток I_h.

• Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.

• Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0—3 симметрично относительно начала координат.

Лекция 12. Терморезисторы, позисторы, варисторы. Интегральные микросхемы. Планарная технология.

Триггер-диод (Динистор) — принцип работы, как проверить мультимертом, характеристики и маркировка

Содержание:

Динистор – разновидность неуправляемого тиристора, который имеет структуру их четырех слоев. Ими являются p-n-p-n-структуру. Изготавливаются эти радиодетали обычно из кремния, либо из материлов на его основе. Анод связывается с положительным (плюсовым) контактом питания и является областью перехода типа р. Катод имеет область перехода n. Самые крайние части динистора являются эмиттерами, а средние – его базой.

В статье будет разобраны все особенности устройства динистора, а также где они используются. В качестве дополнения, данный материал содержит несколько интересных роликов на данную тему и одну скачиваемую статью.

Динистор.

Как работает динистор

Динисторы, это подкласс двухвыводных тиристоров (без управляющего вывода). Динисторы можно разделить по типу вольтамперной характеристики на симметричные и несимметричные. Динистор с несимметричной ВАХ имеет катод и анод, работает только при положительном смещении. При обратном смещении прибор может выйти из строя. Когда напряжение на выводах динистора достигает значения напряжения переключения Uпер, динистор триггерно переходит из закрытого в открытое состояние, и начинает проводить ток от минимального значения тока удержания Iуд, до максимально допустимого значения. При уменьшении значения тока ниже тока удержания динистор переходит в закрытое состояние.

Динистор – это двунаправленный триггерный неуправляемый диод, аналогичный по устройству тиристору небольшой мощности. В его конструкции отсутствует управляющий электрод. Он  обладает низкой величиной напряжения лавинного пробоя, до 30 В.

Принципиально это два однополярных динистора включенных встречно параллельно. У симметричных динисторов нельзя выразить катод и анод, поскольку принципиально оба вывода равнозначны. Виды популярных моделей динисторов приведены в таблице.

Таблица видов динисторов.

ВАХ симметричного динистора отражает две рабочие области, симметричные относительно нуля. Такой динистор можно использовать в цепях переменного напряжения. На ВАХ имеются обозначения величин со знаком минус, это подчёркивает значение величин при токе противоположного направления. Uпер и -Uпер – напряжения переключения динистора; Iпер, -Iпер, Iуд и -Iуд – токи переключения и удержания соответственно.

Разновидность динистора.

Устройства, их аналоги и тиристоры

Наряду с приборами, предназначенными для линейного усиления сигналов, в электронике, в вычислительной технике и особенно в автоматике широкое применение находят приборы с падающим участком вольт-амперной характеристики. Эти приборы чаще всего выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: закрытое, характеризующееся высоким сопротивлением; и открытое, характеризующееся минимальным сопротивлением.

Динистор

В результате переходы Πι и П₃ окажутся в прямом направлении, а переход П₂ — в обратном. В результате получится, что в одном приборе как бы сочетаются два транзистора. Наличие отрицательного участка на характеристике динистора обусловлено той же причиной, что и у лавинного транзистора: у обоих приборов на этом участке задан постоянный ток базы, причем у динистора он равен нулю.

Предпочтением пользуются кремниевые динисторы, так как у них коэффициент инжекции при малых токах близок к нулю и с ростом тока увеличивается весьма медленно. Еще одним преимуществом кремниевого прибора является малая величина тока в запертом состоянии. Вместе с тем кремниевые переходы характеризуются большой величиной падения прямого напряжения на переходе и большим сопротивлением слоев. Это ухудшает параметры динистора в открытом состоянии.

Динисторы модели КН102А

Аналог динистора

Если в устройстве нет возможности установить требуемый динис- тор, можно пойти по другому пути и собрать схему. В данном случае роль основного проводящего элемента играет тринистор VS1 (КУ221), электрические параметры которого определяют характеристики аналога динистора. Момент открывания зависит от стабисто- ра VD1, а обратный ток — от диода VD2. Такой аналог может быть использован в радиолюбительских разработках различной сложности и стать настоящей палочкой-выручалочкой при отсутствии нужного динистора. Данный узел имеет следующие электрические характеристики: напряжение до 120 В и ток до 0.8 А. Эти характеристики будет иными, если в схеме будут использованы другие элементы, например тиристор КУ202Л. Такая схема включения элементов является универсальной.

В практике радиолюбителя возможны случаи, когда требуется замена популярного динистора КН102Ж (или с другим буквенным индексом). Так, при необходимости использовать аналог в электрических цепях с большим напряжением, например в цепи осветительной сети 220 В, сопротивление резистора Ri увеличивают до 1 кОм, ста- бистор заменяют на КС620А. Если в запасе не окажется нужного три- нистора (типа КУ201, КУ202, КУ221 и аналогичных по электрическим характеристикам), его заменяют тиристором КУ101Д. Кроме того, если под рукой не окажется динистора КН102Ж, его можно заменить последовательной цепью динисторов серии КН102 (или аналогичных) с меньшим напряжением включения. Динистор КН102Ж открывается при напряжении 130…150В. Это следует учитывать при замене аналоговой схемой или цепочкой динисторов.

Вообще, одной из причин популярности динисторов, используемых в электронных узлах с большим напряжением, является конкурентоспособность этого прибора по сравнению со стабилитроном: найти стабилитроны на высокое напряжение не просто, да и стоимость такого прибора достаточно высока. Кроме того, падение напряжения на динисторе во включенном состоянии невелико, а рассеиваемая мощность (и рост температуры) значительно меньше, чем при установке стабилитрона.

Электронные устройства с динисторами (многие из этих устройств являются источниками питания и преобразователями напряжения) имеют такие преимущества; как малая рассеиваемая мощность и высокая стабильность выходного напряжения. Одним из недостатков является ограниченный выбор выходных напряжений, обусловленный напряжением включения (открывания) динисторов. Устранение этого недостатка — задача разработчиков и производителей современной элементной базы динисторов.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Тиристор

Снабдим одну из баз динистора, например щ, внешним выводом и используем этот третий электрод для задания дополнительного тока через переход р\-щ. Для реальных четырехслойных структур характерна различная толщина баз. В качестве управляющей используется база, у которой коэффициент передачи оц близок к единице. В этом случае прибор будет обладать свойствами тиратрона. Для такого прибора, или тиристора, используется та же терминология, что и для обычного транзистора: выходной ток называется коллекторным, а управляющий — базовым. Эмиттером считается слой, примыкающий к базе, хотя с физической точки зрения эмиттером является и второй внешний слой, в данном случае — п₂.

[stextbox id=’info’]При увеличении управляющего тока Iq напряжение прямого переключения уменьшается, отчасти возрастает ток прямого переключения и уменьшается ток обратного переключения. В результате отдельные кривые с ростом тока 1(, как бы «вписываются» друг в друга вплоть до полного исчезновения отрицательного участка (такую кривую называют спрямленной характеристикой). [/stextbox]

Мощные тиристоры используются в качестве контакторов, коммутаторов тока, а также в преобразователях постоянного напряжения, инверторах и выпрямительных схемах с регулируемым выходным напряжением. Время переключения у тиристоров значительно меньше, чем у тиратронов. Даже у мощных приборов (с токами в десятки ампер и больше) время прямого переключения составляет около 1 мкс, а время обратного переключения не превышает 10…20 мкс.

Наряду с конечной длительностью фронтов напряжения и тока имеют место задержки фронтов по отношению к моменту подачи управляющего импульса. Наряду с мощными тиристорами разрабатываются и маломощные высокочастотные варианты. В таких приборах время прямого переключения составляет десятки, а время обратного переключения — сотни наносекунд. Столь высокое быстродействие обеспечивается малой толщиной слоев и наличием электрического поля в толстой базе. Маломощные быстродействующие тиристоры используются в различных спусковых и релаксационных схемах.

Динисторы КН102И.

Динистор: вах , основные соотношения для токов

Динистор – это неуправляемый тиристор, имеющий четырехслойную p-n-p-n-структуру, изготовленную на основе кремния.При приложении напряжения переходы П1 и П3 в прямом, а П2 в обратном смещении, поэтому все напряжение припадет к П2. 1 – если увеличивать напряжение, то в области p1 и p2 будут инжектироваться заряды, эти носители приближаются к переходу П2 и, перебрасываясь через него, образуют ток I0, при малом напряжении это напряжение почти полностью поглощается на П2.

• 2 – Ток через П2 увеличивается, но сопротивление уменьшается значительно сильнее, поэтому напряжение П2 уменьшается;
• 3 – При открытии всех переходов ток возрастает и ограничивается внешним сопротивлением;
• Alpha1 и alpha2 – коэф передачи тока соответствующих переходов.

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с четырёхслойной структурой р-n-p-n-типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями — состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор — это управляемый диод. Тиристоры подразделяются на тринисторы, динисторы и симисторы. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напряжением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику (ВАХ).

Основная схема тиристорной структуры представлена на рис. 1. Она представляет собой четырёхполюсный p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединённых к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (или просто тиристором).

Режим обратного запирания

Два основных фактора ограничивают режим обратного пробоя и прямого пробоя:

– Лавинный пробой.

– Прокол обеднённой области.

В режиме обратного запирания к аноду прибора приложено напряжение, отрицательное по отношению к катоду; переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещён в прямом. В этом случае большая часть приложенного напряжения падает на одном из переходов J1 или J3 (в зависимости от степени легирования различных областей). Пусть это будет переход J1. В зависимости от толщины Wn1 слоя n1 пробой вызывается лавинным умножением (толщина обеднённой области при пробое меньше Wn1) либо проколом (обеднённый слой распространяется на всю область n1, и происходит смыкание переходов J1 и J2).

Интересно почитать: инструкция как прозвонить транзистор.

Режим прямого запирания

При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём. При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ.

Динисторы в бумажной упаковке.

В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения VBF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.

Режим прямой проводимости

Когда тиристор находится во включенном состоянии, все три перехода смещены в прямом направлении. Дырки инжектируются из области p1, а электроны — из области n2, и структура n1-p2-n2 ведёт себя аналогично насыщенному транзистору с удалённым диодным контактом к области n1. Следовательно, прибор в целом аналогичен p-i-n (p+-i-n+)-диод.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

Подробнее о работе динисторов можно узнать из статьи Динисторы и его аналоги. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки статьи:

www.studfile.net

www.volt-info.ru

www.instrument16.ru

www.electrik.info

www.nauchebe.net

 

Предыдущая

ПолупроводникиSMD транзисторы

Следующая

ПолупроводникиЧто такое симистор (триак)

Самодельные диммеры. Первая часть. Типы тиристоров

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

Самодельные диммеры

В статьях «Диммеры: устройство, разновидности и способы подключения» и «Устройство и схема диммера» было рассказано о применении промышленных диммеров. Но, несмотря на разнообразие и наличие таких устройств в продаже, иногда все же приходится вспоминать забытое старое, и собирать диммер по достаточно простой любительской схеме.

Мощности устройства, которое есть в продаже, может не хватить, или просто есть детали, чтобы их тупо не потерять, так что пусть будет хоть что-то. Также диммер вообще не должен регулировать свет, его можно приспособить, например, к паяльнику. В общем, приложений предостаточно, готовый девайс всегда может пригодиться.

Практически все подобные устройства выполнены на тиристорах, о которых стоит рассказать отдельно, ну хотя бы вкратце, чтобы принцип работы тиристорные регуляторы было понятно и понятно.

Типы тиристоров

Название Тиристор подразумевает несколько разновидностей, или как говорят, семейство полупроводниковых приборов. Такие устройства представляют собой структуру из четырех p- и n-слоев, образующих три последовательных p-n (буквы p-n латинские: от положительного и отрицательного) перехода.

Рис. 1. Тиристоры

Если делать выводы из крайних областей p n, то полученный прибор называется диодным тиристором, по-другому динистор . Внешне похож на диод серии Д226 или Д7Ж, только диоды имеют только один p-n переход. Конструкция и схема динистора КН102 показана на рисунке 2.

Там же показана схема его включения. Если вывести из другого p-n перехода, то получится триодный тиристор, называемый тринистор. В одном корпусе могут располагаться сразу два тринистора, соединенных в обратном направлении — параллельно. Эта конструкция называется симистором и предназначена для работы в цепях переменного тока, так как 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 подключен к области p, как показано на рисунке 1. Там же показано включение динистора в силовую цепь. Блок питания должен быть подключен последовательно с динистором. как если бы это был обычный диод. На рис.3 представлена ​​вольтамперная характеристика динистора.

Рисунок 3. Вольт-амперная характеристика динистора

Из этой характеристики видно, что напряжение на динистор можно прикладывать как в обратном направлении (на рисунке в нижней левой четверти), так и в прямом, как показано в верхней правой четверти рисунка. В обратном направлении характеристика аналогична характеристике обычного диода: через прибор протекает незначительный обратный ток, практически можно считать, что тока нет.

Больший интерес представляет прямая ветвь характеристики. Если напряжение подается на динистор в прямом направлении и постепенно увеличивается, то ток через динистор будет мал, и будет незначительно меняться. Но только до тех пор, пока оно не достигнет определенного значения, называемого напряжением переключения динистора. На рисунке это обозначено как Uincl.

При этом напряжении происходит лавинообразное увеличение тока в четырехслойной внутренней структуре, динистор открывается, переходит в проводящее состояние, о чем свидетельствует участок с отрицательным сопротивлением на характеристике. Напряжение на участке катод-анод резко падает, а ток через динистор ограничивается только внешней нагрузкой, в данном случае сопротивлением резистора R1. Главное, ток должен быть ограничен на уровне не выше максимально допустимого, который указан в справочных данных.

Максимально допустимый ток или напряжение – это значение, при котором гарантируется нормальная работа устройства в течение длительного времени. Причем следует обратить внимание на то, что только один из параметров достигает максимально допустимого значения: если устройство работает в режиме максимально допустимого тока, то рабочее напряжение должно быть ниже максимально допустимого. В противном случае нормальная работа полупроводникового прибора не гарантируется. Конечно, не нужно специально стремиться к достижению максимально допустимых параметров, но если уж так получилось…

Этот постоянный ток будет протекать через динистор до тех пор, пока динистор каким-то образом не выключится. Для этого прекратите прохождение постоянного тока. Это можно сделать тремя способами: разомкнуть цепь питания, закоротить динистор с помощью перемычки (весь ток будет проходить через перемычку, а ток через динистор будет равен нулю), или поменять полярность питающего напряжения. Это происходит, если питать динистор и нагрузку переменным током. Такие же способы отключения имеет отключающий тиристор — тринистор.

Маркировка динистора

Состоит из нескольких букв и цифр, наиболее распространены и доступны отечественные приборы серии КН102 (А, В…I). первая буква К, указывает на то, что это кремниевый полупроводниковый прибор, Н что это динистор, цифры 102 это номер разработки, а последняя буква определяет напряжение вкл.

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

В настоящее время довольно широко распространены симметричные динисторы . Чтобы это представить, достаточно подключить два обычных динистора в обратную сторону — параллельно. Такие динисторы включаются при подаче напряжения любой полярности или переменного напряжения. Используется в схемах триггерных драйверов в электронных трансформаторах и энергосберегающих лампах, а также в качестве порогового элемента в тиристорных регуляторах, о которых будет рассказано далее. Один из этих динисторов имеет маркировку DB3.

Такая логика работы динистора позволяет собрать на его основе достаточно простые генераторы импульсов . Схема одного из вариантов представлена ​​на рисунке 4.

Рисунок 4. Динисторный генератор

Принцип работы такого генератора достаточно прост: выпрямленное диодом VD1 сетевое напряжение через резистор R1 заряжает конденсатор С1 , и как только напряжение на нем достигнет напряжения включения динистора VS1, последний открывается, а конденсатор разряжается через лампочку EL1, что дает короткую вспышку, после чего процесс сначала повторяется. В реальных схемах вместо лампочки может быть установлен трансформатор, с выходной обмотки которого снимаются импульсы, используемые для любых целей, например, в качестве открывающих.

Читайте в следующей статье.

Продолжение: Самодельные диммеры. Часть вторая. Thyristor Device

Boris Aladyshkin

Рисунок 1 из Fast Ionization Dynistor (FID) -A Новый полупроводник Superpower. title={Быстрый ионизационный динистор (FID) — новый сверхмощный полупроводниковый замыкающий переключатель}, author={Владимир М.

Ефанов и В.В. Караваев и Алексей Ф. Кардо-Сысоев и И.Г. Чашников}, journal={Дайджест технических статей. 11-я Международная конференция IEEE по импульсной энергии (кат. № 97Ч46127)}, год = {1997}, объем = {2}, страницы = {988-991 том 2} }

• В. Ефанов, В. В. Караваев, И.Г. Чашников
• Опубликовано 29 июня 1997 г.
• Физика
• Сборник технических статей. 11-я Международная конференция IEEE по импульсным источникам питания (кат. № 97Ch46127)

Самые быстродействующие из известных полупроводниковых силовых замыкающих переключателей с электрическим срабатыванием имеют время включения около десятков наносекунд при запирающем напряжении /spl sim/1 кВ и коммутируемом токе в сотни ампер. Любые попытки увеличить напряжение устройства приводят к увеличению толщины устройства и времени включения. Эти ограничения можно обойти, используя эффект замедленной ионизации. Этот эффект был использован для разработки новых мощных сверхбыстродействующих устройств — динисторов быстрой ионизации (БИД). Как тиристоры… 

Просмотр на IEEE

doi.org

Новые замыкающие переключатели на основе распространения быстрых фронтов ионизации в полупроводниках Si структуры. Описан новый…

Высоковольтная лавинная коммутация полупроводниковых структур пикосекундного диапазона без pn-переходов

Замедленный ударно-ионизационный пробой высоковольтных диодов — известное явление, широко используемое в импульсной силовой электронике для генерации пикосекундного диапазона киловольтные импульсы напряжения. Этот эффект…

Условия возбуждения для получения субнаносекундных импульсов высокого напряжения от кремниевого лавинного формирующего диода

Кремниевые лавинные формирующие диоды (SAS) представляют собой быстродействующие переключатели, способные генерировать высоковольтные импульсы с временем нарастания ~100 пс. SAS может управляться положительным, наносекундным масштабом,…

Новые замыкающие переключатели, основанные на распространении быстрых фронтов ионизации в полупроводниках

Новая концепция запуска быстрых фронтов ионизации в полупроводниках с усиленной полем ионизацией глубоких электронных ловушек описано. Включающие выключатели, разработанные на основе этой концепции…

Характеристики переключения исходно несмещенного четырехслойного кремниевого прибора, работающего в режиме ударной ионизации*

В работе исследованы характеристики переключения многослойного кремниевого прибора со структурой p+npn+ при нулевом напряжении смещения. Устройство с длинным основанием диаметром 10 мм и рабочим напряжением 4,3 кВ…

Оценка SI-тиристора класса 5500 В в качестве устройства переключения импульсной мощности с использованием испытательной схемы с низкой индуктивностью

Определение характеристик обратнопроводящих SI-тиристоров класса 5500 В в качестве Импульсное силовое коммутационное устройство было исследовано с использованием испытательной схемы с малой индуктивностью. Тестовая схема состояла из девятнадцати…

Твердотельные импульсы с высокой частотой повторения и стабильностью на основе схемы Маркса с лавинным транзистором импульс, но его мощность резко ниже, чем у SOS и…

Характеристика конфигурации генератора высоковольтных и высокочастотных импульсов для Atom Probe

Генератор Маркса и промышленный генератор ультракоротких импульсов для модуляции импульса напряжения и оптимизации разрешения масс-спектра.