6.1.      Динисторы

Диодный тиристор (динистор) – это тиристор, имеющий два вывода, через которые проходит как основной ток, так и ток управления.

Рассмотрим принцип работы динистора (рис. 6.2). Край­ние переходы 1 и 3 называются эмиттерными, а средний 2 – коллекторным. В соответствии с этим крайние облас­ти получили название эмиттеров, а средние называют базой п-типа и базой р-типа. При подаче внешнего напря­жения, смещающего р-n-переходы 1 и 3 в обратном направ­лении (рис. 6.2, а), через прибор будет проходить неболь­шой обратный ток последовательно включенных р-п-переходов (рис. 6.2, в, участок  ВАХ).

При изменении полярности источника внешнего напря­жения переходы 1 и 3 сместятся в прямом направлении и через них начнется инжекция в средние п- и р-области (рис. 6.2, б). Средний переход при такой полярности внеш­него напряжения закрыт (включен в обратном направле­нии).

Можно считать, что почти все внешнее напряжение падает на закрытом коллекторном переходе 2. При увели­чении внешнего напряжения происходит увеличение на­пряжения и на эмиттерных переходах 1 и 3, что вызывает увеличение инжекции неосновных носителей в р- и n-базу. При этом дырки, инжектированные из р-эмиттера в n-базу, диффундируют к коллекторному переходу и перебрасыва­ются им в р-базу.

Дальнейшему прохождению дырок по тиристорной структуре препятствует электрическое поле второго эмиттерного перехода. Поэтому в р-базе происхо­дит накопление положительного избыточного заряда. Ана­логично накапливается избыточный отрицательный заряд в n-базе за счет попадания в нее электронов, инжектиро­ванных n-эмиттером.

Процесс накопления зарядов в базах п- и р-типа приводит к снижению потенциального барьера коллекторного перехода 2 и сопровождается некоторым увеличением тока, проходящего через динистор (рис. 6.2, в, участок 2 ВАХ). При на­пряжении на динисторе  потенциальный барьер кол­лекторного перехода почти полностью исчезает, коллек­торный переход оказывается в режиме насыщения, сопро­тивление динистора уменьшается, а ток увеличивается. При этом падение напряжения на динисторе резко

уменьшает­ся, становится равным сумме напряжений на трех элек­тронно-дырочных переходах, смещенных в прямом направ­лении, и составляет единицы вольт.

Поэтому, чтобы не прои­зошло разрушения структуры динистора, при его включении последовательно с ним обязательно должна включаться на­грузка  (рис. 6.2, б), на сопротивлении которой будет падать почти все напряжение питания Е. Ток, проходящий через динистор во включенном состоянии, определяется сопротивлением нагруз­ки () и напряжением питания (Е):

.

Динистор в открытом состоянии (рис. 6.2, в, участок 4 ВАХ) находится до тех пор, пока проходящий через него ток поддерживает в базах избыточные заряды, обеспечивающие режим насыщения коллекторного перехода. Если ток, проходящий через динистор, уменьшить до некоторой величины , процесс рекомбинации зарядов в базах начнет преобладать над процессом накопления, коллекторный p-n-переход выйдет из режима насыщения и окажется включенным в обрат­ном направлении. С сопротивление его возрастет, ток умень­шится, произойдет перераспределение напряжений, инжекция из эмиттеров уменьшится и динистор перейдет в за­крытое состояние.

Динистор можно представить в виде системы двух тран­зисторов: р-п-р и п-р-п (рис. 6.3). Обозначив коэффи­циенты передачи токов этих транзисторов  и , получим, что через коллекторный переход 2 проходит ток:

8_7.gif>,

где , ,  – токи соответственно первого, второго и третьего переходов.

Так как все переходы соединены последовательно, то . Тогда

.                                                       (6.1)

Значения коэффициентов передачи тока  и  в кремниевых структурах существенно зависят от тока эмиттера. При токах эмитте­ра порядка одного или не­скольких микроампер коэф­фициент передачи тока не превосходит нескольких деся­тых (рис. 6.4) и растет с уве­личением тока эмиттера. Уве­личение  и , в свою очередь, вызывает дальней­ший рост эмиттерных токов.

Пока , токи динистора малы (см. рис. 6.2, в, область 2) и динистор счи­тается закрытым. При увели­чении напряжения на динисторе до значения  сумма  стремится к единице, регенеративный про­цесс резко возрастает, ток в соответствии с соотношением (6.1) увеличивается и происходит насыщение коллектор­ного перехода инжектированными носителями. Динистор переходит в неустойчивый режим 3 (см. рис. 6.2, в), где он обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением, и далее скач­ком – в режим 4.

Для перевода динистора в закрытое состояние необхо­димо уменьшить проходящий через него ток до значения , что может быть сделано путем уменьшения напряже­ния на динисторе до малого значения (примерно 1 В).

Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внеш­ней n-областью, называется катодом, а с внешней р-областью – анодом.