Поряд з приладами, призначеними для лінійного посилення сигналів, в електроніці, в обчислювальній техніці і особливо в автоматиці широке застосування знаходять прилади з падаючим ділянкою вольт-амперної характеристики. Ці прилади найчастіше виконують функції електронного ключа і мають два стани: закрите, що характеризується високим опором; і відкрите, що характеризується мінімальним опором.

Динистор

Розглянемо роботу діода, що складається з чотирьох чергуються -шар (Рис. 1.26).

Рис. 1.26. Структурна схема приладу з чотирма шарами

Рис. 1.27. Структурна схема переходів динистора

Якщо на такий діод подати не дуже велика напруга V, плюсом на шар р \ і мінусом на шар щ, ток потече в напрямку стрілки, показаної на Рис. 1.26. В результаті переходи Πι і П3 опиняться в прямому напрямку, а перехід П2 – У зворотному. В результаті вийде, що в одному приладі як би поєднуються два транзистора (Рис. 1.27) .Комбінація транзисторів р-п-р і п-р-п має властивості динистора, при цьому один транзистор утворений-шар, а інший –

-шар. Шари р \ і щ є емітерами, р2 – Базою для одного транзистора і колектором для іншого. Щоб уникнути плутанини їх називають базами, а перехід П2 – Колекторним.

Наявність негативного ділянки на характеристиці динистора обумовлено тією ж причиною, що і у лавинного транзистора: у обох приладів на цій ділянці заданий постійний струм бази, причому у динистора він дорівнює нулю.

Перевагою користуються кремнієві діністори, так як у них коефіцієнт інжекції при малих токах близький до нуля і з ростом струму збільшується вельми повільно. Ще однією перевагою кремнієвого приладу є мала величина струму в замкненому стані. Разом з тим кремнієві переходи характеризуються великою величиною падіння прямої напруги на переході і великим опором шарів. Це погіршує параметри динистора у відкритому стані.

Аналог динистора

Якщо у пристрої немає можливості встановити необхідний дініс- тор, можна піти іншим шляхом і зібрати схему, наведену на Рис. 1.28.

Рис. 1.28. Електрична схема діодного тринистора – аналога динистора

В даному випадку роль основного проводить елемента грає тринистор VS1 (КУ221), електричні параметри якого визначають характеристики аналога динистора. Момент відкривання залежить від стабісто- ра VD1, а зворотний струм – від діода VD2. Такий аналог може бути використаний в радіоаматорських розробках різної складності і стати справжньою паличкою-виручалочкою при відсутності потрібного динистора.

Даний вузол має наступні електричні характеристики: напруга до 120 В і струм до 0.8 А. Ці характеристики буде іншими, якщо в схемі будуть використані інші елементи, наприклад тиристор КУ202Л. Така схема включення елементів є універсальною.

У практиці радіоаматора можливі випадки, коли потрібна заміна популярного динистора КН102Ж (або з іншим літерним індексом). Так, при необхідності використовувати аналог в електричних ланцюгах з великим напругою, наприклад в ланцюзі освітлювальної мережі 220 В, опір резистора Ri збільшують до 1 кОм, ста- бістор замінюють на КС620А. Якщо в запасі не опиниться потрібного три- Ністора (типу КУ201, КУ202, КУ221 і аналогічних по електричних характеристиках), його замінюють тиристором КУ101Д або

КУ101А. Якщо зворотний струм у цьому ланцюзі не актуальний, діод VD2 зі схеми виключається.

Крім того, якщо під рукою не виявиться динистора КН102Ж, його можна замінити послідовної ланцюгом діністоров серії КН102 (або аналогічних) з меншою напругою включення. Динистор КН102Ж відкривається при напрузі 130 … 150В. Це слід враховувати при заміні аналоговою схемою або ланцюжком діністоров.

. Взагалі, однією з причин популярності діністоров, що використовуються в електронних вузлах з великою напругою, є конкурентоспроможність цього приладу в порівнянні зі стабілітроном: знайти стабілітрони на високу напругу не просто, та й вартість такого приладу досить висока. Крім того, падіння напруги на динисторе у включеному стані невелика, а розсіює потужність (і зростання температури) значно менше, ніж при установці стабілітрона.

. Крім доданих тиристорів (діністоров) поширення набули симетричні діністори (наприклад, входять в збірку КР1125КПЗА). Мікрозбірка зручна завдяки можливості підключення її до різних висновків, що дозволяє використовувати або динистор з її складу, або симетричний динистор (Рис. 1.29 і Рис. 1.30).

При установці в високовольтні схеми (110 … 220 В) максимальний постійний або пульсуючий струм через КР1125КПЗА визначається розсіюється їм потужністю і становить близько 60 мА. Як правило, цієї величини недостатньо, і симетричний динистор включають за схемою, в якій присутні додаткові дискретні елементи (Рис. 1.29 і Рис. 1.30)

Рис. 1J29. Електрична схема включення симетричного динистора КР1125КПЗА спільно з тиристором КУ202 для збільшення потужності

Рис. 1.30. Електрична схема включення симетричного динистора КР1125КПЗА спільно з динистор КУ208 для збільшення потужності

У цій схемі використовується тільки одна частина мікроскладення КР1125КПЗА.

При іншому підключенні висновків КР1125КПЗА з’являється можливість виділити з її частини симетричний динистор.

Електронні пристрої з динистор (багато з цих пристроїв є джерелами живлення і перетворювачами напруги) мають такі переваги; як мала розсіює потужність і висока стабільність вихідної напруги. Одним з недоліків є обмежений вибір вихідних напруг, обумовлений напругою включення (відкривання) діністоров. Усунення цього недоліку – завдання розробників і виробників сучасної елементної бази діністоров.

Тиристор

Постачимо одну з баз динистора, наприклад щ, зовнішнім виводом і використовуємо цей третій електрод для завдання додаткового струму через перехід р \ -щ. Для реальних чотиришарових структур характерна різна товщина баз. В якості керуючої використовується база, у якій коефіцієнт передачі оц близький до одиниці. У цьому випадку прилад буде мати властивості тиратрона. Для такого приладу, або тиристора, використовується та ж термінологія, що і для звичайного транзистора: вихідний струм називається колекторним, а керуючий – базовим. Емітером вважається шар, що примикає до бази, хоча з фізичної точки зору емітером є і другий зовнішній шар, в даному випадку – п2.

При збільшенні керуючого струму Iq напруга прямого перемикання зменшується, почасти зростає струм прямого перемикання і зменшується струм зворотного перемикання. В результаті окремі криві із зростанням струму 1 (, як би «вписуються» один в одного аж до повного зникнення негативного ділянки (таку криву називають спрямленной характеристикою).

Потужні тиристори використовуються як контакторів, комутаторів струму, а також в перетворювачах постійної напруги, инверторах і випрямних схемах з регульованим вихідним напругою.

Час перемикання у тиристорів значно менше, ніж у тиратронів. Навіть у потужних приладів (з струмами в десятки ампер і більше) час прямого перемикання становить близько 1 мкс, а час зворотного перемикання не перевищує 10 … 20 мкс. Поряд з кінцевою тривалістю фронтів напруги та струму мають місце затримки фронтів по відношенню до моменту подачі керуючого імпульсу. Поряд з потужними тиристорами розробляються і малопотужні високочастотні варіанти. В таких приладах час прямого перемикання становить десятки, а час зворотного перемикання – сотні наносекунд. Настільки високу швидкодію забезпечується малої товщиною шарів і наявністю електричного поля в товстій базі. Малопотужні швидкодіючі тиристори використовуються в різних спускових і релаксаційних схемах.

Джерело: Кяшкаров А. П., Збери сам: Електронні конструкції за один вечір. – М .: Видавничий дім «Додека-ХХ1», 2007. – 224 с .: іл. (Серія «Збери сам»).