Данная статья раскрывает ответ на вопрос: «Что такое динистор?», а также описывает принцип его работы и демонстрирует график зависимости тока от напряжения.
Что такое динистор? История его создания
Динистор это – одна из разновидностей тиристоров, представленная неуправляемым триггерным диодом с двумя направляющими. Характеризуется низкой величиной напряжения электрического пробоя (не выше 30 в) и наличием трех p-h переходов в его четырехслойной структуре.
Хотя задокументированных сведений на сегодняшний день не обнаружено, считается, что идея создания первого динистора принадлежит Уильяму Шокли. На основе этой идеи в 1955 году Фрэнком Гутцвиллером в лаборатории Дженерал Электрик был впервые создан этот прибор, который в дальнейшем получил широкое распространение и смог заменить тиратроны и другие актуальные на тот момент аналоги.
Виды динисторов:
- Однополярный. Способен работать исключительно при положительном смещении. Превышение обратного напряжения максимального уровня приведёт к тому, что данный полупроводник перегорит;
- Симметричный. Представляет собой устройство с равнозначными выводами, что позволяет ему работать как при положительном, так и при обратном смещении.
Рис.№1. Динистор DH3.
Схематическое изображение динисторов может быть представлено по-разному, ниже приведен один из вариантов
Рис№2. Схематическое изображение структуры динистора. Анод – положительная область (p). Катод – отрицательная область (n).
Динистор характеризуется возможностью перехода из закрытого состояния в открытое. Закрытое состояние определяет низкую проводимость тока, т.е. в таком состоянии динистор ток практически не проводит, за исключением утечки тока. Открытое состояние обеспечивает высокую проводимость тока. Данный переход удается осуществить путем воздействия на динистор напряжением нужного уровня (напряжение включения).
Основные плюсы динистора:
- Он обеспечивает небольшую потерю мощности;
- Выдает высокий уровень напряжения на выходе.
Из минусов отмечается только тот факт, что динистор является неуправляемым полупроводником, то есть, нет возможности управления его работой.
Динистор способен работать в следующих диапазоне температур от -40 до +1250 С.
Устройство динистора
У каждого динистора имеется анод, катод и определенный уровень неизменяемого Uвкл (напряжение включения). В его четырехслойной структуре выделяются три pn перехода. При этом, 2 pn перехода из них прямого направления, а именно pn1 и pn3, это элиттерные переходы. А переход pn2 имеет обратную направленность с большим сопротивлением, он называется коллекторный переход. Именно он снижает почти всё напряжение, которое действует на динистор. Схема устройства динистора представлена на рисунке №2.
Принцип работы
Во время включения динистора от источника питания происходит накопление напряжения на его выводах. Определенный уровень напряжения приводит к открытию динистора. Он начинает пропускать ток.
«А вы знали, что уровень напряжения для открытия динистора неизменный и зависит от его типа?»
Так как динистор представляет собой неуправляемый триггерный диод (т.е. отсутствует управляющий вывод), напряжение необходимое для его открытия всегда неизменное.
Для выключения динистора следует:
- Снизить величину тока ниже значения тока удержания;
- Разорвать цепь питания;
- Изменить полярность напряжения на аноде.
Как работает динистор
Когда напряжение, приложенное к динистору, достигает уровня необходимого, т.е. напряжения включения (Uвкл), происходит электрический пробой в pn2 переходе. Данный пробой носит лавинообразный характер.
В результате этого пробоя происходит нарастание тока в динисторе. Что приводит к его переключению.
Рис.№3. Схематическое изображение принципа работы динистора. На рисунке отображено переключение эмиттерных переходов и коллекторного в результате накопления необходимого уровня напряжения.
В результате переключения динистор переходит в открытое состояние и начинает проводить ток. Величина проводимого тока определяется сопротивлением цепи и сопротивлением данного полупроводника.
Схема работы динистора
Работу динистора проще понять, если разбирать ее принцип на схеме графической зависимости тока от напряжения.
Рис.№4 Схема работы динистора, где:
I пр – прямой ток;
Iн – ток нагрузки;
Iвыкл – ток выключения – минимальный уровень тока, когда динистор находится еще в открытом состоянии;
Iвкл – ток включения – уровень тока во время достижения напряжения включения;
Iобр – обратный ток;
Uобр – обратное напряжение
Uост – остаточное напряжение – напряжение, которое отмечается на динисторе в его открытом состоянии;
Uвкл – напряжение включения – напряжение необходимое для включения динистора;
Uпр – падение напряжения на открытом динисторе.
Красная линия на графике характеризует состояние динистора в то время, когда он не проводит ток. Напряжение здесь недостаточно для открытия полупроводника.
Синий линией обозначен этап открытия динистора в то время, когда уровень U достигает уровня включения (Uвкл). Он начинает проводить ток.
Зеленая линия обозначает состояние наиболее высокой проводимости динистора. «Важно! Установка несимметричного (однополярного) динистора без учета полярности может привести к его сгоранию в конечном итоге увеличения напряжения!».
Симметричный динистор работает по такому же принципу, единственной отличительной его особенностью является тот факт, что для его работы условие соблюдения полярности не является обязательным, для этого варианта динисторов допускается обратное включение.
Не смотря на схожесть с работой полупроводникового диода, динистор имеет ряд существенных отличий от него:
- В отличии от диода, который имеет один pn переход, динистор характеризуется наличием трех переходов, что и обуславливает его характеристики;
- Для диода напряжение для его открытия необходимо меньше вольта (до 500 мВ), для открытия динистора же необходим более высокий вольтаж (так, для зарубежного симметричного динистора нужно напряжение включения 32В).
Область применения
Предназначение динисторов – запуск. Используются в тиристорах регуляторов мощности, в электронных преобразователях напряжения, в тепловых контролях.
Благодаря тому, что динистор обладает рядом особых свойств, и в тоже время является бюджетным вариантом, данный вид полупроводников получил широкое распространение во многих сферах.
Применяется в устройстве:
- Преобразователей напряжения люминесцентных ламп, неоновых ламп, энергосберегающих ламп;
- В электронных устройствах, которые осуществляют запуск и поддержку работы разрядных ламп;
- Нашел своё применение в схемах радиоконструкций, некоторых старых моделях раций, радиомикрофонов;
- Используется в схемах управления плавным спуском двигателей;
- Обогревателей;
Это Интересно! Во времена активного пользования и широкого распространения стационарных телефонных аппаратов некоторые умельцы устанавливали динисторы с целью пресечения попыток прослушки, если имелось 2 и более телефона на одной линии.