Динисторы (диодные тиристоры) применяют преимущественно в качестве бесконтактных быстродействующих коммутирующих элементов.

Являясь разновидностью кремниевого полупроводникового диода, динистор отличается от него тем, что монокристаллическая пластинка полупроводника содержит четыре области с чередующейся электропроводностью p- и n-типа. Такую структуру обозначают р-n-р-n (Рис. 1); она определяет наличие участка отрицательного дифференциального сопротивления на вольтамперной характеристике динистора, что и дает возможность использовать его в качестве коммутирующего элемента.

Области с электропроводимостью р- и n-типа получают в пластинке кремния динистора такими же методами, как в полупроводниковых диодах и транзисторах: диффузией примесей, эпитаксиальным наращиванием, вплавлением металла или сплава, содержащего донорную или акцепторную примесь, и др.

Крайнюю область полупроводника с электропроводностью n-типа называют катодом, а другую, крайнюю (с электропроводностью р-типа), — анодом.

Корпусы динисторов — металлостеклянные, герметичные. При их изготовлении используют металлические сплавы с коэффициентом температурного расширения, близким к такому же коэффициенту стекла, например, ковар (железоникелевокобальтовый сплав).

Широко известные динисторы серий КН102 и 2H102 имеют корпусы такой же формы и такого же размера, как выпрямительные диоды серий Д7 и Д226 (рис. 2), с проволочными выводами. Поверхность кристалла с электропроводностью n-типа — катод — припаяна к дну корпуса, а вывод от противоположной поверхности кристалла — анода — выполнен через стеклянный изолятор.

динистор

Рис. 2

Величина и направление тока через динистор зависят от полярности и величины напряжения, приложенного между выводами анода и катода.

Если на динистор подается обратное напряжение Uобр, т. е. потенциал анода ниже потенциала катода, то закрыты оба крайних р-n-перехода структуры, а средний переход находится в проводящем состоянии; проходящий при этом через динистор небольшой ток называют обратным током; его обозначение Iобр. Однако, если обратное напряжение превысит некоторое характерное для динистора данного типа значение, обратный ток резко возрастает — происходит пробой динистора. Пробой не означает, что динистор обязательно приходит в негодное состояние. Если последовательно с динистором включена нагрузка, то она ограничит обратный ток (ток пробоя) и при отключении питающего напряжения работоспособность динистора восстановится.

Когда же между выводами динистора прикладывается прямое напряжение Uпр, т. е. потенциал анода выше потенциала катода, причем если это напряжение относительно невелико, то закрыт средний и открыты оба крайних перехода структуры. При этом через динистор проходит небольшой ток, значение которого определяется, в основном свойствами среднего р-n-перехода его называют током закрытого динистора и обозначают Iзкр. Обычно значения Iобр и Iзкр имеют значения порядка долей миллиампера.

Для динистора каждого типа гарантируется некоторое максимальное значение прямого напряжения, при котором он остается в закрытом состоянии.

Работоспособность динисторов, типов КН102(2Н102) с любым буквенным индексом, гарантируется в интервале температур от — 40 до+70 0 С. Максимальное обратное напряжение Uобр.макс не должно превышать 10 В. Общая емкость, вносимая динистором при Uобр= 0, не превышает 80 пФ.

Максимальный импульсный ток Iоткр. и, макс при длительности импульса не более 10 мс и tокр =250 С не превышает 2 А. Обратный ток Iобр названных динисторов равен 0,5 мА. Ток закрытых динисторов для всех типов КН равен 100 мкА, всех типов 2Н — 80 мкА. Ток через открытый динистор Iоткр. макс не должен превышать 200 мА.

По мере увеличения прямого напряжения ускоряется размножение электронов и дырок в областях, прилегающих к закрытому среднему переходу структуры. Электроны и дырки, не рекомбинировавшие с носителями противоположного знака в этих областях, скапливаются в зоне среднего перехода.

Когда прямое напряжение, увеличиваясь, достигает некоторого значения, называемого напряжением включения и обозначаемого Uвкл. размножение носителей в зоне среднего перехода становится настолько интенсивным, что сопротивление этого перехода резко уменьшается, ток через динистор лавинообразно возрастает, а напряжение между анодом и катодом уменьшается. Такое состояние динистора называют открытым, и напряжение между анодом и катодом в этом состоянии обозначают Uоткр. Обычно Uоткр ≤1.5 В. Остальная часть напряжения питания при этом падает на нагрузке

Заметим, что в точке вольтамперной характеристики, соответствующей напряжению Uвкл. дифференциальное сопротивление динистора равно нулю. Оно становится отрицательным при переходе динистора из закрытого в открытое состояние — на этом участке вольтамперной характеристики увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения.

Динистор может находиться в открытом состоянии неограниченно долго, если потенциал анода выше потенциала катода, а ток через динистор не уменьшится до значения удерживаюшего тока Iуд.

Возвратить динистор в закрытое состояние можно, отключив источник питания или подавая на динистор обратное напряжение. Из открытого состояния в закрытое динистор переходит за время порядка сотых долей секунды.

Чаше всего динисторы применяют в цепях импульсного или переменного напряжения; в последнем случае ток через динистор возникает один раз в течение каждого периода, когда потенциал анода выше потенциала катода.

Для динисторов каждого конструктивного вида регламентируются следующие максимально допускаемые параметры: обратное напряжение, среднее и импульсное значения тока в открытом состоянии (при заданной длительности импульса его амплитуда обычно может быть в 10 раз больше среднего значения). Вместе с тем динисторы одного и того же конструктивного вида могут иметь различные напряжения включения.

Обозначение типа динистора начинается с букв КН (или цифры 2 с буквой Н) Далее следуют группа цифр и буква, которыми закодированы максимально допускаемые параметры динистора, их можно определить по этикетке, прилагаемой к динистору, или по справочным таблицам. Например. KH102A — КН102И — это динисторы с максимально допускаемым средним током в открытом состоянии 0.2 А, максимально допускаемым обратным напряжением 10 В и импульсным напряжением включения от 20 (с индексом А) до 150 В (с индексом И).

Р. Малинин

Смотрите также: Аналоги динистора в устройствах автоматики