Динистордегі физикалық процестер

Динистор қ ұ рылымындағ ы p-n ауысуларының ө зара орналасуы мен ондағ ы заряд тасушыларының ағ ындары 2- суретте кө рсетілген

Динистор қ ұ рылымы ү ш p-n ауысуынан (А1, А2, А3) тұ рады. Сыртқ ы ток кө зінің оң полюсі анодқ а қ осылғ анда А1 жә не А3 ауысулары тура ығ ысады да, ал А2 ауысуы кері ығ ысады. А1 мен А3-те инжекция басталып, А1-де кемтіктер ағ ыны , А3-те электрондар ағ ыны пайда болып, олар - кө рші аймақ тарғ а (n₁жә не ) тіпті ө зекпіндерімен одан арғ ы аймақ тарғ а(p₂ жә не n₁) да ө те бастайды. Осының салдарынан p₂ аймағ ында кемтіктер пайда болып, ал n₁ аймағ ына электрондар келіп қ осылып, ондағ ы негізгі заряд тасушылар санын кө бейтеді.Олай болса, p₂-де кемтіктердің оң зарядтарының кө беюі, n₁-де электрондардың теріс зарядтарының кө беюі қ андай ө згерістерге ә келіп соқ тыруы мү мкін.Ә рине осы зарядтарды бейтараптандыру ү шін кө рші қ абаттардан қ арама-қ арсы заряд тасушылар ағ ыны пайда болар еді: n₂ аймағ ынан қ осымша электрондар, ал p₁ аймағ ынан қ осымша кемтіктер қ озғ алысы. Егер осы қ осымша тартылғ ан заряд тасушылар саны бастапқ ы заряд тасушылар санынан артық болса, онда бұ л процесс ү сті- ү стіне ү дей тү сіп, p₂ аймағ ында шектен тыс оң зарядтар, n₁ аймағ ында электрондар жиналып, орталық А2 ауысуының тура бағ ытта ойысуына ә кеп соғ ар еді.Сонымен, А1, А2, А3 ауысуларының бә рі бірдей тура қ осылуғ а ығ ысып, динистор шексіз ток ө ткізе бастар еді. Токтың бұ дан кейінгі кедергісі жартылай ө ткізгіш қ абаттарының ө зіндік кедергілерімен ғ ана анық талып, олардың ө те аз шама болуына байланысты, динистор токты шексіз ү лкен шамада ө ткізіп жатыр деп есептеуімізге болар еді

Жоғ арыда айтылғ ан ү демелі процесстің пайда болу себебі, кейінгі заряд тасушыларының алғ ашқ ы заряд тасушылар санынан артық болуынан.Ал, егер кейінгі заряд тасушыларының санынан кем болса ше Ә рине, онда заряд таушылар саны бірте- бірте кеи тү сіп, олардың мү лдем жойылуына ә кеп соғ ар еді.Бұ л жағ дайда динистор ток ө ткізбейтін кү йге ауысады, яғ ни ажыратылады. Бұ л оның тұ рақ ты екінші кү йі.Ендігі туатын сұ рақ: осы екі кү йді, бір-біріне қ алай ауыстыруғ а болады, яғ ни ол ү шін динисторды қ алай қ осып ажыратуғ а немесе ток ө ткізетін кү йден ток ө ткізбейтін кү йге ауыстыруғ а болады Бұ л сұ рақ тың жауабы бкріліп те қ ойылды:

Егер ток кө зі қ осылғ анда, оның ә серінен пайда болғ ан заряд тасушыларының саны алғ ашқ ыларынан артық болса, онда динистордің қ осылу кү йіне кө шкені.Осы шарттың орындалу мү мкіндігін математикалық тұ рғ ыдан қ арастырып кө ру ү шін динистор қ ұ рылымының кез- келген қ имасындағ ы токтар қ атынасын алуғ а болады (қ ималар бір-бірімен тізбектеле қ осылғ андық тан, ондағ ы токтар шамасы тұ рақ ты).

Енді, мыал ретінде орталық А2 ауысуындағ ы токтар қ атынасын алып кө рейік. Ондағ ы толық ток I_a ү ш токтың қ осындысына тең: I_a=a₁I_p+I₀+a₂I_n.

Мұ ндағ ы I₀-А2 ауысуының кері қ осылу кезіндегі тогы; I_p, I_n-p₁ жә не n₂ аймақ тарындағ ы кемтіктер мен электрондар тогы, a₂ коэфициенттерінің токқ а тә уелді ө згеруі(а)жә не динистордың вольтамперлік сипаттамасы (ә)

Ал транзистордың ток беру коэфициенттері a₁, a₂ қ айдан пайда болды -деген сұ рақ тууы мү мкін. Оғ ан динистор қ ұ рылымына қ арай отырып жауап беруге болады(2-сурет) Бірінші p₁, n₁, p₂ қ абаттарын жеке алып қ арайтын болсақ, бұ л p-n-p транзисторының қ ұ рылымы екен: оның ток беру коэффициенті a₁-мен белгіленіп отыр. Оның n₁ база қ абатында қ алатын тоқ бө лігі болады да, ал коллекторғ а берілетін бө лігі-a₁I_p. Осығ ан орай, n₂-p₂-n₁ қ абаттары n-p-nтранзисторын қ ұ райды. Оның ток беру коэффициенті a₂. Кө ріп отырғ нымыздай, динистор дегеніміз p-n-p жә не n-p-n транзисторларының қ осындысы(2-сурет).Тіпті ө мірде динисторды осылай екі транзистор қ ұ рылымын қ осу арқ ылы да алуғ а болады.

Енді динистордың кез-келген қ имасындағ ы токтың тұ рақ тылығ ына, яғ ни I_a=Ip=In тең дігіне қ айта оралып, динистордың

Вольтамперлік сипаттамасын аламыз:

I_a=I₀/(1-(a₁+a₂)). (1.1)

Алынғ ан тең деуде кернеу шамасы жоқ.Онда ол қ алай вольтамперлік сипаттама бола алады? -деген сұ рақ туындайын деп отыр.Тең деуге кернеу айқ ын тү рде кірмесе де, ол а₁

Мен а₂-нің қ ұ рамына жасырын еніп отыр. Яғ ни, а₁

мен а₂-нің ө зі де кернеуге тә уелді шамалар.

(1.1) тең деуін зерттей отырып, мынадай бір ерекшелікті байқ ауымызғ а болады: егер (a₁+a₂)қ осындысы бірге жақ ындай тү ссе, онда I_a тогы шексіздікке ұ мтылады екен! Бұ л тә жірибе жү зінде шындық қ а сә йкес келер ме екен?! … Ә бден келеді I_a® дегеніміз динистордың қ осылу кү йіне ауысып, токты шексіз шамада ө ткізуге тырысады деген сө з. Ә рине, шексіз ток алу мү мкін емес. Токтың шамасы жоғ арыда айтылғ андай динистор қ ұ рылымын қ ұ райтын қ абаттардың ө зіндік кедергілерімн шектеледі.Ал (1.1)

тең деуінде бұ л кедергілер есепке алынбай отырғ андық тан токтың шексіздікке ұ мтылуы да заң ды.

Динистордың қ осылу кү йін қ арастырып ө ттік. Ал оны ажыратылу кү йіне қ алай ауыстыруғ а болады: (a₁+a₂)< 1, тіпті (a₁+a₂)< < 1, болса онда I_в I₀, ендеше ток жоқ тың қ асы, яғ ни динистор жабық. Сонымен, динистордың жабық немесе ашық болуы (a₁+a₂) шамасына тікелей байланысты болып отыр.

Транзистордың ток беру коэффициенті (a) токтың ө з шамасына да байланысты: ток шамасы ө те аз болса да а-де тө мен. Екінші жағ ынан ток шектен тыс жоғ ары болғ ан жағ дайда а- де тө мендейді. Дегенмен де ө мірде кездесетін ток шамаларында токтың ө суі а-ның де ө суімен қ атар жү реді деген тұ жырымғ а келуге болады(3, а-сурет).Сонымен, динисторды қ осылу кү йіне аудару ү шін ондағ ы ток шамасын белгілі бір дең гейге жеткізу керек.Ток кернеуге байланысты боғ андық тан, динистордың қ осылуы ондағ ы кернеу шамасына байланысты. Міне, біз вольтамперлік сипаттамағ а тікелей шық тық. Енді оның графигіне назар аударайық (3, ә -сурет).

Анодтық кернеуді (U_a) нө лден бастап кө тере тү ссек, токтың шамасының аз болғ андығ ын, бірақ аз да болса да ө се тү сетінін байқ аймыз. А1, А3 ауысулары тура қ осылғ анымен, ток шамасын кері қ осылуындағ ы воьлтамперлік сипаттамасымен анық талып отыр. Яғ ни тиристор сипаттамасының 0-А бө лігі А2 p-n ауысуының кері қ осылудағ ы вольтмперлік сипаттамасы.Токтың аздап болса да ө се тү суіне байланысты (a₁+a₂) қ осындысы да ө сіп, «А» нү ктесінде оның шамасы (a₁+a₂)=1 болады. Осы нү ктеден бастап динистордың кү йі кү рт ө згеріп, ол жабық кү йден ашық кү йге ауысады(сипаттамада А-Ә -Б бө ліктер).Енді динисторге тү сетін кернеу аз да болса(суретте U_Б»U_Ә ), ал ток ү лкен(Б нү ктесіне сә йкес).Кө ріп отырғ анымыздай, динисторды қ осу ү шін оның анодындағ ы кернеуді қ осылу кернеуіне(U_k) дейін жткізу керек, ал ажырату ү шін оның тоғ ы ажырату тоғ ынан тө мен болуы керек.(мұ ндай талап анод кернеуін алумен немесе динистор тоғ ына қ арама-қ арсы кері ток жіберумен қ амтамасыз етіледі).Бұ л, ә рине, кіріс-шығ ыс жолдарының бірлігіне байланысты(екі ғ ана электрод болғ андық тан кіріс кернеуі қ айда берілсе, шығ ыс кернеуі де содан алынады, 4- суретті қ араң ыз) едә уір ың ғ айсыздық тар туғ ызады. Осы орайда ү шінші басқ ару электродының болуы қ ажет-ақ! Міне, біз осы жағ дайда тринисторғ а келеміз.