Расчет и проектирование динистора (стр. 3 из 8)

(1.6)

При этом в знаменателе вместо

и подставлен равный им ток I.

Эта формула, учитывающая связи между транзисторами

и модели, отражает наличие положительной обратной связи, о которой говорилось перед представлением формулы (1.5).

1.3 Вольтамперная характеристика динистора

Для удобства изложения на рис. 1.4 сразу приведена характеристика динистора и указаны ее участки. Такую ВАХ называют S-образной. Для нее характерна неоднозначная зависимость тока от напряжения. Одному значению напряжения могут соответствовать два значения тока.

Рисунок 1.4 – Вольтамперная характеристика динистора

Для фиксации тока при измерениях любой точки ВАХ приходится включать во внешнюю цепь резистор

(см. рис. 1.2) и подбирать его сопротивление так, чтобы была только одна точка пересечения В нагрузочной прямой и ВАХ (рис. 1.5). Эта точка пересечения и будет определять ток I и напряжение U = Е – I , которое измеряется вольтметром, присоединенным к выводам А и K тиристора [15].

Участок I соответствует положительному напряжению на аноде А. Для снятия этого участка ВАХ внешнее сопротивление может быть равно нулю, так что напряжение на тиристоре равно напряжению источника питания U = Е и изменяется вместе с ним.

Рисунок 1.5 – Нагрузочная прямая с пересечением вольтамперной характеристики динистора

При таком включении переходы

и оказываются включенными в прямом направлении, а – в обратном. Такое включение называют прямым включением тиристора. Напряжение анод – катод U есть сумма напряжений на переходах:

(1.7)

Большая часть этого напряжения падает на среднем переходе

, включенном в обратном направлении, и потому имеющем большое сопротивление. Прямые напряжения и малые, так что можно приближенно при прямом включении считать U .

Для анализа участка I ВАХ могут быть использованы формулы (1.5) и (1.6), выведенные для рассматриваемого режима работы. Однако следует иметь в виду, что формулой (1.6) можно пользоваться, пока справедливо неравенство (

+ ) < 1. При ( + ) 1 ток по формуле безгранично увеличивается, что лишено физического смысла. В левой части участка I, соответствующего напряжению , которое много меньше напряжения лавинного пробоя перехода, можно считать М 1, а обратный ток перехода определяется в кремниевых тиристорах только генерацией пар носителей в самом переходе ( ). При малом токе в переходе , а, следовательно, и в эмиттерных переходах <<1, <<1 и ( + )<<1, поэтому вместо (1.6) при М 1 можно по правилам приближенных вычислений записать

(1.8)

Ток в цепи тиристора в этом случае определяется обратным током коллекторного перехода, т.е. генерационным током. С ростом напряжения U, т.е.

, коллекторный переход расширяется, его объем увеличивается и возрастает ток . Конечно, при этом одновременно возрастают и , но пока ( + )<<1, это влияние можно практически не учитывать и считать, что .

Участок I с малыми токами соответствует состоянию тиристора «закрыто». При малых токах закрытого состояния, когда (

+ ) < 1, положительная обратная связь в тиристоре относительно слабая и не вызывает неустойчивости; поэтому существует стационарный режим, характеризуемый формулой (1.8). В правой части участка I, если напряжение больше примерно половины напряжения лавинного пробоя, необходимо учитывать влияние на стационарный ток не только роста и , но и увеличение коэффициента умножения M( + ) 1 по сравнению с единицей. По мере приближения к напряжению лавинного пробоя (М 1) роль положительной обратной связи возрастает и увеличивается скорость роста тока (производная dI/dU). Напряжением переключения называют значение, при котором дифференциальное сопротивление становится равным нулю. На рис. 1.4 это соответствует точке а – точке максимума функции U = f(I). Для нахождения дифференциального сопротивления перепишем (6.6) в более удобном для дифференцирования виде [5]:

(1.9)

После дифференцирования и преобразования получим

(1.10)

Выражения в скобках в числителе являются дифференциальными коэффициентами передачи токов эмиттеров:

(1.11)

(1.12)

Кроме того, из-за сравнительно слабой зависимости обратного (генерационного) тока

от напряжения можно пренебречь первым слагаемым в знаменателе. Тогда вместо (6.10) можно.написать

(1.13)

Знаменатель (1.13) хотя и изменяется, но остается конечным, поэтому условием существования тока переключения (а), для которого по определению dU/dI = 0, из (1.13) будет