Динистор

На рисунке 7.1 приведена структура динистора.

Эту структуру можно представить, как сочетание двух транзисторов: p-n-p и n-p-n типов (рисунок 7.2), где по аналогии с биполярным транзистором p1, n2 – эмиттеры, n1, p2 – базы, П1, П3 – эмиттерные переходы, П2 – коллекторный переход.

П1 и П3 смещены в прямом, П2 – в обратном направлении. Почти всё внешнее напряжение U падает на переходе П2. Через прибор течет ток I = I_ко запертого коллекторного перехода.

При увеличении U до Uвкл на П2 развивается ударная ионизация и лавинный пробой, образуются новые пары носителей. Полем П2 электроны отбрасываются в n1-базу., а дырки в р2-базу. Концентрация основных носителей в базах увеличивается. Электроны в n1-базе, подходя к левому ЭП ‑ П1, нейтрализуют положительный заряд ионов, уменьшая потенциальный барьер. Это увеличивает поток дырок из р1 в n1, затем через П2. Аналогичные процессы происходят с правым П3 переходом. Увеличивается поток электронов. Процесс развивается лавинообразно.

Ток через П2 и весь прибор увеличивается. Через П2 протекает суммарный ток

,

где М – коэффициент умножения;

α₁, α₃ – коэффициенты передачи тока от П1 и П3 к П2.

Так как токи через все три перехода одинаковы и равны внешнему, то можно записать

I = . (7.1)

Здесь α = α₁ + α₃ – суммарный коэффициент передачи тока от обоих эмиттеров к коллектору.

Обычно базы изготавливаются разной толщины: Р2 – толстая, w › L (диффузионная длина) и коэффициент передачи тока α₃ ‹‹ 1, n1 – тонкая, w ‹ L, α₁ ≈1.

Выражение (7.1) является ВАХ в неявном виде, т. к. М=f(U).

Построим по (7.1) ВАХ динистора (рисунок 7.3).

ВАХ можно разбить на 4 участка:

а) 1 – при малых значениях напряжения П2- закрыт, α ‹‹ 0,5. C увеличением напряжения, α увеличивается, но слабо, сильно растет М. Участок характеризуется: малыми токами и большими напряжениями – прибор выключен;

б) П – при U = Uвкл произведение М∙α=1, т.е. знаменатель в (7.1) = 0. Коллекторный переход П2 смещается в прямом направлении. Коэффициенты передачи тока α₁ и α₃ сильно возрастают, но знаменатель не может быть меньше нуля, т.к. ток прямой. Следовательно, увеличение α должно сопровождаться уменьшением М, а уменьшение М возможно при уменьшении U, поэтому возрастание тока сопровождается уменьшением U. Это переходный участок с отрицательным сопротивлением, процесс идет лавинообразно;

в) Ш – динистор включен, напряжения малы, токи велики и ограничиваются включением последовательного сопротивления в цепи динистора;

г) 1У – прибор выключен, обратная ветвь ВАХ, как у обычного диода.

У динистора габариты меньше по сравнению с другими переключающими схемами (реле), но он имеет и недостаток – невозможность управления моментом включения.