Динистор — описание, принцип работы, свойства и характеристики

Как графически обозначается динистор на схеме

Нет четкого стандарта, регулирующего представление этого элемента на диаграмме. Самый распространенный вариант — изображение диода + дополнительная перпендикулярная линия. В зарубежных описаниях этот элемент можно обозначать словами триггерный диод, буквами VD, VS, V, D.

Условное построение симметричных динисторов имеет несколько вариантов.

Маркировка корпуса динистора состоит из букв и цифр. Наиболее популярны устройства КН102 (А… И) российского производства. Первая буква в обозначении характеризует материал, из которого изготовлено устройство. К — кремний. Трехзначное число обозначает номер разработки. Буквы в конце маркировки представляют собой буквенные коды коммутируемого напряжения.

Эквивалент низковольтного газового разрядника

На рис. 7 показана схема устройства, эквивалентного низковольтному газовому разряднику PTE 4 / 83-127. Это устройство представляет собой газонаполненный баллон с двумя электродами, в котором происходит электрический пробой межэлектродного контакта при превышении определенного критического значения напряжения.

Напряжение «неисправности» для аналога газового разрядника (рис. 7) составляет 20 В. Аналогично можно сделать аналог, например, неоновой лампы.

Рис. 7. Аналог газового разрядника — эквивалентная схема замены.

Особенности устройства полупроводникового неуправляемого тиристора

Структура динистора четырехслойная с тремя pn-переходами. Переходы эмиттер прямого направления — p-n1 и p-n3, переход p-n2 — коллектор обратного направления, имеет высокое сопротивление. Выводы:

• анод — удален из области р;
• катод — удален из области.

Отличие динистора от диода — количество pn переходов (диод имеет pn переход), от обычного тиристора — отсутствие третьего управляющего входа.

Основные преимущества триггерного диода:

• обеспечить незначительную потерю мощности;
• возможность работы в широком диапазоне температур — -40… + 125 ° С;
• возможность получения высокого выходного напряжения.

Недостаток — невозможность контролировать работу этого устройства.

Эквивалент однопереходного транзистора

Рис. 4. Аналог однопереходного транзистора.

Эквивалентная схема полупроводникового прибора, используемого в генерирующих устройствах, — однопереходного транзистора — показана на рис. 4. B1 и B2: первая и вторая база транзистора.

Виды динисторов

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие типы этих устройств:

• Униполярный. Они работают только с положительным смещением. При превышении максимально допустимого уровня обратного напряжения элемент сгорит.
• Симметричный. У них равнозначные выводы, они могут работать со сдвигом вперед и назад. В современной электронике широко используются динисторы с обратимым переключением (РВД). Эти элементы с обратимыми импульсными свойствами способны коммутировать токи до 500 кА в диапазоне микросекунд или субмиллисекунд. Они используются для коммутации импульсных токов в твердотельных переключателях в цепях питания силовых агрегатов.

Проверка динистора с помощью осциллографа

Если есть осциллограф, то на тестируемом динисторе DB3 можно собрать релаксационный генератор.

В этой схеме конденсатор заряжается через резистор 100 кОм. Когда напряжение зарядки достигает напряжения пробоя динистора, конденсатор резко разряжается на нем, пока напряжение не упадет ниже удерживающего тока, при котором динистор замыкается. В это время (при напряжении около 15 вольт) конденсатор возобновит зарядку и процесс повторится.

Период (частота) от начала заряда конденсатора до разрыва динистора зависит от емкости самого конденсатора и от сопротивления резистора. При постоянном сопротивлении резистора 100 кОм и напряжении питания 70 вольт емкость будет такой:

• C = 0,015 мкФ — 0,275 мс.
• C = 0,1 мкФ — 3 мс.
• C = 0,22 мкФ — 6 мс.
• C = 0,33 мкФ — 8,4 мс.
• C = 0,56 мкФ — 15 мс.

Эквивалентная замена лямбда-диодов

Полупроводниковые приборы, такие как лямбда-диоды и туннельные диоды, имеют совершенно особый тип ВАХ. На вольт-амперных характеристиках этих устройств есть N-образный участок.

Лямбда-диоды и туннельные диоды могут использоваться для генерации и усиления электрических сигналов. На рис. 8 и рис. 9 показаны схемы, имитирующие лямбда-диод PTE 9 / 87-35.

На практике в генераторах часто используется схема, показанная на рис. 9 ПТЭ 5 / 77-96. Если между стоками полевых транзисторов включен управляемый резистор (потенциометр) или транзистор (полевой или биполярный), то тип вольт-амперной характеристики такого «лямбда-диода» можно проверить в широком диапазоне: отрегулировать генерацию частота, модулировать высокочастотные колебания и т д

Рис. 8. Аналог лямбда-диода.

Рис. 9. Аналог лямбда-диода.

Режим обратного запирания

Два основных фактора ограничивают способы обратного разделения и прямого разделения:

— Лавинный провал.

— Перфорация истощенного участка.

В режиме обратной синхронизации на анод устройства подается отрицательное по отношению к катоду напряжение; переходы J1 и J3 смещены в противоположном направлении, а переход J2 смещен вперед. 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 J1. В зависимости от толщины Wn1 слоя n1 разрыв вызывается лавинным умножением (толщина области опорожнения при разрыве меньше Wn1) или перфорацией (обедненный слой распространяется на всю область n1 и переходы J1 и J2 замкнуты).

Основные характеристики динисторов

При выборе подходящего динистора учитываются следующие параметры:

• Разность потенциалов в открытом состоянии, измеряется в вольтах. Указывается в зависимости от величины тока открытия.
• Наименьшая единица измерения тока во включенном состоянии — миллиампер. Эта характеристика зависит от температуры устройства. С его увеличением значение минимального тока уменьшается.
• Время переключения — это микросекундный временной интервал, в течение которого триггерный диод переходит из одного стабильного состояния в другое.
• Текущее состояние заблокировано. Это зависит от величины обратного напряжения. В целом его значение не превышает 500 мкА.
• Емкость. Измеряется в пикофарадах и характеризует общую паразитную емкость устройства. Если этот показатель высокий, то в высокочастотных цепях элемент не используется.

Эквивалент инжекционно-полевого транзистора

Инжекционный полевой транзистор — это полупроводниковый прибор с S-образной ВАХ. Такие устройства широко используются в импульсной технике: генераторы релаксационных импульсов, преобразователи частоты и напряжения, резервные генераторы и т.д.

Такой транзистор может быть составлен путем объединения полевого транзистора и обычного биполярного транзистора (рис. 5, 6). На основе дискретных элементов невозможно смоделировать только полупроводниковую структуру.

Рис. 5. Аналог инжекционного полевого транзистора структуры №2.

Рис. 6. Аналог инжекционного полевого транзистора p-структуры.

Устройства, их аналоги и тиристоры

Наряду с устройствами, предназначенными для линейного усиления сигналов, в электронике, вычислительной технике и особенно в автоматизации широко используются устройства с нисходящим участком вольт-амперной характеристики. Эти устройства очень часто выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: закрытое, характеризующееся высоким сопротивлением; и открытый, характеризующийся минимальным сопротивлением.

Динистор

В результате переходы ι и 3 будут в прямом направлении, а переход 2 — в обратном. В результате получается, что в одном устройстве как бы совмещены два транзистора. Наличие отрицательного участка на характеристике динистора обусловлено той же причиной, что и лавинный транзистор: у обоих устройств на этом участке постоянный ток базы, а для динистора он равен нулю.

Кремниевые динисторы предпочтительны, поскольку их коэффициент инжекции при малых токах близок к нулю и очень медленно увеличивается с увеличением тока. Еще одно преимущество кремниевого устройства — низкий ток в выключенном состоянии. В то же время кремниевые переходы характеризуются большим прямым падением напряжения на переходе и высокой прочностью слоев. Это ухудшает параметры динистора в открытом состоянии.

Модель динистора КН102А

Аналог динистора

Если установить необходимый динистор в приборе нет возможности, можно перейти на другую сторону и собрать схему. В этом случае роль основного токопроводящего элемента играет тринистор VS1 (КУ221), электрические параметры которого определяют характеристики аналога динистора. Момент открытия зависит от стабилизатора VD1, а обратный ток зависит от диода VD2. Такой аналог может быть использован в радиолюбительских разработках различной сложности и стать настоящей панацеей при отсутствии необходимого динистора. Этот блок имеет следующие электрические характеристики: напряжение до 120 В и ток до 0,8 А. Эти характеристики будут отличаться, если в схеме будут использованы другие элементы, например тиристор КУ202Л. Такая схема включения элементов универсальна.

В практике радиолюбителя могут быть случаи, когда возникает необходимость замены популярного динистора КН102Ж (или с другим буквенным индексом). Так, при необходимости использования аналога в высоковольтных электрических цепях, например, в цепи осветительной сети 220 В, сопротивление резистора Ri увеличивают до 1 кОм, стистор заменяют на КС620А. Если необходимого тринистора нет в наличии (типа КУ201, КУ202, КУ221 и аналогичных по электрическим характеристикам), его заменяют на тиристор КУ101Д. Также, если динистора КН102Ж под рукой нет, его можно заменить последовательной цепочкой динисторов серии КН102 (или подобных) с меньшим напряжением включения. Динистор КН102Ж открывается при напряжении 130… 150 В. Это следует учитывать при замене на аналоговую схему или динисторную цепь.

Вообще, одной из причин популярности динисторов, используемых в высоковольтных электронных компонентах, является конкурентоспособность этого устройства перед стабилитроном — высоковольтные стабилитроны найти непросто, а стоимость такого устройства составляет довольно высоко. Кроме того, падение напряжения на динисторе во включенном состоянии невелико, а рассеиваемая мощность (и повышение температуры) намного ниже, чем при установке стабилитрона.

Электронные устройства с динисторами (многие из этих устройств являются источниками питания и преобразователями напряжения) обладают этими преимуществами; такие как низкое рассеивание мощности и высокая стабильность выходного напряжения. Один из недостатков — ограниченный выбор выходных напряжений из-за напряжения включения (открытия) динисторов. Устранить этот недостаток — задача разработчиков и производителей современных базовых элементов динисторов.

Тиристор

Мы снабжаем одно из оснований динистора, например u, внешним выводом и используем этот третий электрод для подачи дополнительного тока через p — u переход. Настоящие четырехслойные конструкции отличаются разной толщиной основания. База используется в качестве контроля, где коэффициент передачи ots близок к единице. В этом случае устройство будет иметь свойства тиратрона. Для такого устройства или тиристора используется та же терминология, что и для обычного транзистора: выходной ток называется током коллектора, а ток управления называется током базы. Эмиттер — это слой, примыкающий к основанию, даже если с физической точки зрения второй внешний слой также является эмиттером, в данном случае n2.

С увеличением управляющего тока Iq напряжение прямого переключения уменьшается, ток прямого переключения частично увеличивается, а ток обратного переключения уменьшается. В результате отдельные кривые с нарастающим током 1 (как бы «ложатся» друг на друга до полного исчезновения отрицательного участка (такая кривая называется выпрямленной характеристикой).

Тиристоры большой мощности используются в качестве контакторов, переключателей тока, а также в преобразователях постоянного напряжения, инверторах и выпрямительных схемах с регулируемым выходным напряжением. Время переключения тиристоров намного меньше, чем у тиратронов. Даже для мощных устройств (с токами в десятки ампер и выше) время прямого переключения составляет примерно 1 мкс, а время обратного переключения не превышает 10… 20 мкс.

Наряду с конечной длительностью фронтов напряжения и тока существуют задержки по фронту относительно момента управляющего импульса. Помимо мощных тиристоров, в разработке находятся также маломощные высокочастотные версии. В таких устройствах время прямого переключения составляет десятки, а время обратного переключения — сотни наносекунд. Такая высокая скорость реакции обеспечивается уменьшенной толщиной слоев и наличием электрического поля в толстой основе. Маломощные быстродействующие тиристоры используются в различных триггерных и релаксационных схемах.

Динистор КН102И.

Таблица наиболее популярных марок динисторов

Схема работы динистора

Основной принцип работы динистора: прохождение тока начинается при достижении определенного значения напряжения, которое является постоянным и не может быть изменено, так как триггерные диоды неуправляемы.

Четкое представление о том, как работает динистор, дает вольт-амперная характеристика (ВАХ). ВАХ симметричного элемента показывает, что он будет работать в любом направлении приложенного напряжения. Верхняя и нижняя ветви центрально-симметричны. Эта часть может быть включена в схему независимо от полярности.

На графике показаны 3 возможных режима работы:

• Красная область — закрытое состояние, в котором текущее значение напряжения ниже напряжения зажигания. Через триггерный диод не течет ток.
• Синий: характеризует момент зажигания, когда напряжение на выводах достигает напряжения зажигания и элемент воспламеняется.
• Зеленый — открытое состояние, в котором характеристики элемента стабилизированы. Характеристики триггерного диода указывают на максимальное значение тока, который может через него протекать.

Несимметричные динисторы можно подключать только с соблюдением полярности. При повторном подключении элемент будет закрыт при напряжениях, не превышающих допустимое значение; если они превышены, деталь сгорит.

По схеме работы триггерный диод похож на классический диод, но есть существенное отличие. Если напряжение открытия диода очень мало и составляет десятки и сотни милливольт, то для динистора напряжение зажигания составляет несколько десятков вольт. Чтобы замкнуть устройство, необходимо уменьшить ток, протекающий через него, до значения, меньшего, чем ток удержания, или разомкнуть цепь питания.

РН на 2 транзисторах

Этот тип используется в особенно мощных схемах регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но ключевой вывод управляется каскадом транзисторов. Это реализовано следующим образом: переменный резистор регулирует ток, который идет на базу первого транзистора малой мощности, и который через переход коллектор-эмиттер управляет базой второго мощного транзистора и уже открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления большими токами нагрузки.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых распространенных нормативных вопроса:

1. Каков допустимый допуск выходного напряжения? Для заводских устройств крупных компаний отклонение не превысит + -5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и симистора, который переключает цепь.
3. Для чего используются регуляторы 0-5 вольт? Эти устройства часто используются для питания микросхем и различных печатных схем.
4. Зачем нужен домашний регулятор 0-220 вольт? Они используются для плавного включения и выключения приборов.

Эквивалентная замена туннельных диодов

Рис. 10. Аналог туннельного диода.

Туннельные диоды также используются для генерации и усиления высокочастотных сигналов. Некоторые представители этого класса полупроводниковых приборов способны работать на частотах, которые трудно достичь в нормальных условиях, порядка нескольких ГГц. Устройство, позволяющее моделировать вольт-амперную характеристику туннельного диода, показано на рис. Рис. 10 P 4 / 77-30.

Динистор: вах , основные соотношения для токов

Динистор представляет собой неуправляемый тиристор с четырехслойной структурой pnpn, выполненной на основе кремния.При подаче напряжения переходы P1 и P3 смещены в прямом направлении, а P2 — в обратном, поэтому все напряжение упадет до P2. 1 — при увеличении напряжения заряды будут инжектироваться в области p1 и p2, эти носители приближаются к переходу P2 и, набросившись на него, образуют ток I0, при низком напряжении это напряжение почти полностью поглощается P2.

• 2 — ток через P2 увеличивается, но сопротивление уменьшается намного больше, поэтому напряжение P2 уменьшается;
• 3 — Когда все переходы открыты, ток увеличивается и ограничивается внешним резистором;
• Alpha1 и alpha2 — текущий коэффициент передачи соответствующих переходов.

Тиристор — это полупроводниковый прибор, выполненный на основе одиночного полупроводникового кристалла с четырехслойной структурой типа p-npn, имеющий два стабильных состояния в прямом направлении: состояние низкой проводимости (тиристор заблокирован) и состояние высокой состояние проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только блокирующими свойствами. То есть тиристор — это управляемый диод. Тиристоры подразделяются на тиристоры, динисторы и симисторы. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на устройство: воздействием напряжения (тока) или света (фототиристор). Тиристор имеет нелинейную характеристику напряжения отключения (ВАХ).

Основная схема тиристорной структуры представлена ​​на рис. 1. Это четырехполюсное pnpn-устройство, содержащее три последовательно соединенных pn-перехода J1, J2, J3. Контакт с внешним p-слоем называется анодом, с внешним n-слоем — катодом. Обычно устройство pnpn может иметь два управляющих электрода (основания), подключенных к внутренним слоям. Устройство без управляющих электродов называется тиристорным диодом (или динистором). Устройство с управляющим электродом называется триодным тиристором или тиристором (или просто тиристором).

Принцип работы и свойства динистора

Среди огромного количества всех типов полупроводниковых приборов есть динистор.

В электронном оборудовании динистор встречается довольно редко; Ходить по нему можно на печатных схемах популярных энергосберегающих ламп, предназначенных для установки в цоколе обычной лампы. В них он используется в цепи стартера. Его может не быть в лампах малой мощности.

Также динистор можно встретить в ЭПРА, предназначенном для люминесцентных ламп.

Динистор относится к довольно большому классу тиристоров .

Динистор

Условное графическое обозначение динистора на схемах.

Для начала выясним, как на принципиальных схемах обозначается динистор. Условное графическое обозначение динистора аналогично изображению диода за одним исключением. У динистора есть еще одна перпендикулярная линия, которая, по-видимому, символизирует базовую область, придающую динистору его свойства.

Условное графическое обозначение динистора на схемах

Также стоит отметить, что изображение динистора на схеме может быть разным. Так, например, изображение симметричного динистора в схеме может быть таким, как показано на рисунке.

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме

Как видите, до сих пор нет четкого стандарта в обозначении динистора на схеме. Скорее всего, это связано с тем, что существует огромный класс устройств, называемых тиристорами. К тиристорам относятся динистор, тринистор (симистор), симистор, симметричный динистор. На схемах все они аналогично представлены в виде комбинации двух дополнительных диодов и линий, обозначающих третий выход (тринистор) или базовую область (динистор).

В зарубежных технических описаниях и схемах динистор может иметь названия триггерный диод, диак (симметричный динистор). Обозначается на принципиальных схемах буквами VD, VS, V и D.

Чем отличается динистор от полупроводникового диода?

Во-первых, стоит отметить, что динистор имеет три (!) Pn перехода. Напомним, что полупроводниковый pn-диод имеет только один переход. Наличие в динисторе трех pn-переходов придает динистору ряд особых свойств.

Принцип работы динистора.

Суть работы динистора в том, что при прямом подключении ток не проходит, пока напряжение на его выводах не достигнет определенного значения. Значение этого напряжения имеет определенное значение и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором: у него нет третьего управляющего выхода.

известно, что даже обычный полупроводниковый диод имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт для кремния и 150 милливольт для германия). Когда полупроводниковый диод подключен напрямую, он открывается при подаче даже небольшого напряжения на его выводы.

Чтобы подробно и наглядно понять принцип работы динистора, обратимся к его вольт-амперной (ВАХ) характеристике. Вольт-амперная характеристика хороша, так как позволяет четко видеть, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперные характеристики импортного динистора DB3. Обратите внимание, что этот динистор симметричен и его можно впаять в схему, не глядя на распиновку. Он будет работать в любом случае, но напряжение зажигания (неисправности) может незначительно отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

ВАХ динистора DB3 ясно показывает, что он симметричен. И верхняя, и нижняя ветви функции одинаковы. Это говорит о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

На графике есть три области, каждая из которых показывает, как динистор работает в определенных условиях.

Красная область на графике показывает замкнутое состояние динистора. По нему не течет ток. В этом случае напряжение, приложенное к электродам динистора, ниже напряжения отключения VBO.

Синий участок показывает момент размыкания динистора после того, как напряжение на его выводах достигнет напряжения включения (VBO или Uon). В этом случае динистор начинает открываться и по нему начинает течь ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

Зеленая область показывает открытое состояние динистора. В этом случае ток, протекающий через динистор, ограничивается только максимальным током Imax, который указан в описании к конкретному типу динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в пределах 1-2 вольт.

Оказывается, динистор по своей работе аналогичен обычному полупроводниковому диоду за одним исключением. Если напряжение пробоя или, другими словами, напряжение открытия для обычного диода меньше одного вольта (150 — 500 мВ), то для открытия динистора необходимо подать на его выводы напряжение включения, который исчисляется десятками вольт. Так, для импортного динистора DB3 типичное напряжение включения (VBO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью замкнуть динистор, необходимо уменьшить ток, протекающий через него, до значения ниже, чем ток удержания. В этом случае динистор выключится — перейдет в закрытое состояние.

Если динистор неуравновешен, при повторном включении («+» на катоде и «-» на аноде) он ведет себя как диод и не пропускает ток, пока обратное напряжение не достигнет критического значения для данного типа динисторов и ожогов. Для симметричных, как уже было сказано, полярность включения в цепь значения не имеет. Это все равно будет работать.

В радиолюбительских проектах динистор можно использовать в стробоскопах, мощных переключателях нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных устройствах.

Как проверить работоспособность динистора

Этот элемент выходит из строя очень редко. Из-за своих технических характеристик проверить динистор мультиметром невозможно, поэтому для детальной проверки собрана простая тестовая схема.

В тестовый шаблон входят:

Для сборки данной схемы потребуются: резистор 10 кОм, светодиод для световой индикации, испытуемый объект, лабораторный блок питания с возможностью регулирования постоянного напряжения в диапазоне 30-40 В.

Шаги проверки:

• Начальное напряжение установлено на уровне 30 В, которое медленно увеличивается до тех пор, пока не загорится светодиод, указывая на то, что элемент открыт.
• Определяется напряжение, при котором загорается светодиод, и вычитается разность потенциалов, потребляемая светодиодом.
• По справочнику проверяется штатный диапазон коммутационных напряжений для тестируемого динистора. Если значение, полученное в результате теста, попадает в этот диапазон, устройство полностью работоспособно.

При подключении однонаправленного динистора к испытательной цепи необходимо соблюдать полярность.

Схема проверки динистора

Для истинной проверки работоспособности необходимо собрать испытательную схему динистора. В него входит очень мало компонентов:

• блок питания с регулировкой напряжения в диапазоне 30-40 В.
• сопротивление 10 кОм.
• светодиод.
• опытный образец — симметричный динистор DB3.

Очень редко у радиолюбителей есть блоки питания с диапазоном регулирования до 40 В; для этих целей можно последовательно подключить два или даже три регулируемых источника питания.

Проверка динистора DB3 начинается со сборки схемы. Устанавливаем выходное напряжение около 30В и постепенно повышаем его немного выше, пока не загорится светодиод. Если светодиод горит, динистор уже открыт. При падении напряжения светодиод гаснет — динистор замкнут.

Как видите, светодиод начинает тускнеть при подаче на схему напряжения 35,4 В. С учетом того, что на светодиод поступает 2,4 В, напряжение пробоя экспериментального динистора DB3 составляет около 33 В по паспортным данным, напряжение пробоя динистора DB3 может варьироваться от 28 до 36В.

Как видите, проверка динистора DB3 занимает всего несколько минут. Если необходимо проверить несимметричный динистор, то необходимо строго соблюдать полярность его подключения в этой цепи.

корпус: ДО-35; 0,1 А 40 В навалом

Кол-во, шт.):	1 шт.	100 шт.	500 штуки
Цена, грн.):	грн 2	0,78 грн 3	0,67 86 часов.

Текущий	0,1 А
Напряжение	40 дюймов
Рамка	DO-35

Характеристики тиристоров и динисторов и область их применения

В группу четырехслойных полупроводниковых элементов входят такие элементы, как тиристоры и динисторы. Каждое из этих устройств имеет три последовательных электронно-дырочных перехода. Тиристор, цена которого незначительно варьируется в зависимости от характеристик, имеет два устойчивых положения равновесия: открытое (при наличии прямого направления) и закрытое — в противоположном положении.

Для чего нужен тиристор?

Тиристор активно используется для регулирования коммутации больших токов. Это делается при подаче на элемент управляющего сигнала. Эта особенность делает устройство похожим на транзистор.

При подключении тиристора к цепи переменного тока производятся следующие действия:

* включение и выключение электрической цепи при наличии активной и активно-реактивной нагрузки;

* Благодаря возможности регулировки момента подачи управляющего сигнала силовые тиристоры используются для изменения среднего и действующего значения тока через нагрузку.

В отличие от слабых по характеристикам транзисторов, мощный тиристор может коммутировать цепи, напряжение в которых может достигать 5 кВ, с силой тока до 5 кА, а частота может достигать 1 кГц.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ АНАЛОГ ДИНИСТОРА

По электрическим параметрам серийные динисторы не всегда удовлетворяют творческие интересы радиолюбителей-конструкторов. Например, нет динисторов с напряжением включения 5… 10 и 200… 400 В. Все динисторы имеют значительный разброс в значении этого параметра классификации, который, к тому же, также зависит от окружающей среды температура. Кроме того, они рассчитаны на относительно низкий коммутируемый ток (менее 0,2 А), что означает небольшую коммутируемую мощность. Регулярное регулирование коммутируемого напряжения, ограничивающее диапазон динисторов, исключено. Все это заставляет радиолюбителей прибегать к созданию аналогов динисторов с заданными параметрами.

Долго тоже искал аналог динистора. Оригинал представлял собой вариант аналога, состоящий из стабилитрона D814D и тринистора КУ202Н (рис. 1). Пока напряжение на аналоге ниже напряжения стабилизации стабилитрона, аналог замкнут и через него не течет ток. При достижении напряжения стабилизации стабилитрона он открывается, размыкает тринистор и аналог в целом. В результате в цепи, куда подключен аналог, появляется ток. Величина этого тока определяется свойствами тиристора и сопротивлением нагрузки. С помощью тиристоров серии КУ202 с буквенными индексами B, V, N и того же стабилитрона D814D было выполнено 32 измерения тока и напряжения аналогового переключения Dннистора. Анализ показывает, что среднее значение аналогового тока включения составляет около 7 мА, а напряжение включения — 14,5 ± 1 В. Разброс напряжения зажигания объясняется неодинаковым сопротивлением управляющих pn переходов тиристоров использовал.

Напряжение зажигания Uin такого аналога можно рассчитать по упрощенной формуле: Uin = Ust + Uy.e., где Ust — напряжение стабилизации стабилитрона Uy.e. — падение напряжения на управляющем переходе тринистора.

При изменении температуры тринистора падает и напряжение на его управляющем переходе, но незначительно. Это приводит к изменению аналогового напряжения активации. Например, для тринистора КУ202Н при изменении температуры его корпуса от 0 до 50 ° C напряжение зажигания изменялось в пределах 0,3… 0,4% от значения этого параметра при температуре 25 ° C.

Далее был исследован регулируемый аналог динистора с переменным резистором R1 в цепи управляющих электродов тринистора (рис. 2). Семейство вольт-амперных характеристик такого варианта аналога показано на рис. 3, место их запуска — на рис. 4, а зависимость напряжения зажигания от сопротивления резистора — на рис. Как показал анализ, коммутируемое напряжение такого аналога прямо пропорционально сопротивлению резистора. Это напряжение можно рассчитать по формуле Uvk.p = Uct + Uy.e. + Ion.ye * R1, где Uin.p — напряжение переключения регулируемого аналога, Ion.ye — ток переключения регулируемого аналога динистора на управляющем электроде.

Такой аналог лишен практически всех недостатков динисторов, за исключением температурной нестабильности. Как известно, при повышении температуры SCR ток зажигания уменьшается. В регулируемом аналоге это приводит к снижению напряжения включения и тем значительнее, чем больше сопротивление резистора. Поэтому не следует стремиться к большому увеличению напряжения зажигания с помощью переменного резистора, чтобы не ухудшить температурную стабильность аналоговой работы.

Эксперименты показали, что эта нестабильность мала. Так, для аналога с тринистором КУ202Н при изменении температуры его корпуса в пределах 20 ± 10 ° С изменялось напряжение зажигания: с резистором от 1 кОм — на ± 1,8% до 2 кОм — на ± 2,6%, при 3 кОм — на ± 3%, при 4 кОм — на ± 3,8%. Увеличение сопротивления на 1 кОм привело к увеличению порогового напряжения зажигания управляемого аналога в среднем на 20% по сравнению с напряжением зажигания исходного аналога динистора. Таким образом, средняя точность напряжения зажигания настраиваемого аналога лучше 5%.

Температурная нестабильность аналога с тринистором КУ101Г меньше, что объясняется относительно низким током зажигания (0,8… 1,5 мА). Например, при таком же изменении температуры и резисторе 10, 20, 30 и 40 кОм нестабильность температуры составила ± 0,6% соответственно. ± 0,7%, ± 0,8%. ± 1%. Увеличение сопротивления резистора на каждые 10 кОм увеличивало уровень напряжения включения аналога на 24% по сравнению с напряжением аналога без резистора. Поэтому аналог с тринистором КУ101Г имеет высокую точность определения напряжения зажигания — его температурная нестабильность менее 1%, а с тринистором КУ202Н чуть хуже точность напряжения зажигания (в этом случае сопротивление резистора Rt должно быть 4,7 кОм).

При обеспечении теплового контакта между тиристором и стабилитроном нестабильность аналоговой температуры может быть еще ниже, поскольку для стабилитронов с напряжением стабилизации более 8 В температурный коэффициент напряжения стабилизации положительный, а температурный коэффициент Открывающее напряжение SCR отрицательное.

повысить термостабильность регулируемого аналога динистора с мощным тринистором можно, подключив к анодной цепи маломощного тринистора переменный резистор (рис. 6). Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода тринистора VS1 и увеличивает его напряжение включения на 1… 2%. А переменный резистор R2 позволяет регулировать напряжение включения SCR VS2.

Улучшение температурной стабильности этого варианта аналога объясняется тем, что с увеличением сопротивления резистора R2 ток зажигания аналога по управляющему электроду уменьшается, а его ток зажигания через анод l увеличивается. И поскольку с изменением температуры в этом случае ток управляющего электрода уменьшается меньше, что увеличивает общий ток зажигания аналога, то для эквивалентного увеличения напряжения зажигания аналога меньшее сопротивление резистора R2 нужен — это создает благоприятные условия для повышения температурной стабильности аналога.

Чтобы реализовать термостабильность такого аналога, ток открытия тринистора VS2 должен быть на 2… 3 мА — больше, чем ток открытия тринистора VS1, чтобы колебания его температуры не влияли на работу аналога. Эксперимент показал, что напряжение зажигания термостабильного аналога практически не меняется при изменении температуры его элементов от 20 до 70 ° С.

Недостатком данного варианта аналога динистора является относительно узкий диапазон регулировки напряжения зажигания переменным резистором R2. Чем они плотнее, тем выше ток зажигания VS2 SCR. Поэтому, чтобы не ухудшить термостабильность аналога, необходимо использовать тринисгор с минимально возможным током зажигания. Диапазон регулировки аналогового напряжения зажигания может быть расширен за счет использования стабилитронов с разными стабилизирующими напряжениями.

Регулируемые аналоги динистора найдут применение в автоматике и телемеханике, релаксационных генераторах, электронных регуляторах, порогах и многих других радиотехнических устройствах.

Режим прямого запирания

При прямой блокировке напряжение на аноде положительное по отношению к катоду, и только переход J2 смещен. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает до J2. Неосновные носители вводятся через переходы J1 и J3 в области, прилегающей к переходу J2, что снижает сопротивление перехода J2, увеличивает ток через него и уменьшает падение напряжения на нем. С увеличением прямого напряжения сначала медленно увеличивается ток через тиристор, что соответствует участку 0-1 на ВАХ.

Динистор в бумажной упаковке.

В этом режиме тиристор можно считать замкнутым, так как сопротивление перехода J2 еще очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре доля напряжения, приходящаяся на J2, уменьшается, а напряжения на J1 и J3 увеличиваются быстрее, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и увеличение инжекции неосновных носителей заряда область J2. При определенном значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт) оно называется напряжением переключения VBF (точка 1 на ВАХ), процесс принимает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (загорается) и в нем устанавливается ток, который определяется напряжением источника и внешним сопротивлением цепи.

Области применения динисторов

Тактико-технические характеристики этого элемента позволяют использовать его в следующих схемах:

• Тиристорный регулятор мощности и генератор импульсов. Динистор в схеме нужен для генерации импульса, открывающего тиристор.
• Преобразователь высокой частоты, используемый для питания люминесцентных ламп. Для этого используются симметричные приспособления. Установка может быть обычной или поверхностной.
• Цепи управления для плавного пуска двигателей.