8. TIRISTORIAI

Tiristoriais vadinami ketursluoksniai pnpn struktūros puslaidinin­kiniai įtaisai. Pagal elektrodų ir išvadų skaičių tiristoriai skirstomi į diodinius tiristorius, arba dinistorius, triodinius tiristorius, arba trinistorius, ir tetrodinius tiristorius, arba binistorius. Tiristoriai turi voltamperinės charakteristikos dalį, kurioje tiristoriaus diferencialinė varža yra neigiama. Dažniausiai sutinkami katodinio

arba anodinio valdymo trinistoriai (8.1 pav.).

8.2 pav a atvaizduota dinistoriaus sandara.

Kraštinės dinistorinio darinio sritys vadinamos p emiteriu ir n emiteriu. Tarp emiterių esančios sritys vadinamos bazėmis. Prie p emiterio prijungtas metalinis elektrodas vadinamas anodu, prie n emiterio – katodu.

8.2 paveiksle, b, atvaizduota dinistoriaus voltamperinė charak­teristika. Jos atgalinė šaka panaši į pn sandūros voltamperinės charakteristikos atgalinę šaką. Veikiant atgalinei įtampai, 1 ir 3 dinistoriaus sandūros yra uždaros, ir per įtaisą teka tik silpna atgalinė srovė. Veikiant didelei atgalinei įtampai, atgalinė srovė stiprėja dėl pn sandūrų pramušimo.

Dinistoriaus tiesioginė įtampa 1 ir 3 sandūroms yra tiesioginė, o 2 sandūrai – atgalinė. Todėl voltamperinės charakteristikos tiesioginės šakos pradinė dalis (tarp taškų 0 ir 1) taip pat primena puslaidininkinio diodo voltamperinės charakteristikos atgalinę šaką. Tiesioginei įtampai pasiekus įsijungimo įtampą, prasideda dinistoriaus įsijungimo procesas.

Nagrinėjant įsijungimą, dinistorius pakeičiamas ekvivalentine grandine, sudaryta iš pnp ir npn tranzistorių (8.3 pav, a).

Srovė , tekanti per 2 sandūrą, išreiškiama formule:

 ; čia  – tranzistoriaus T₁ emiterio srovės  perdavimo koeficientas,  – tranzistoriaus T₂ emiterio srovės  perdavimo koeficientas, – uždaros 2 sandūros atgalinė srovė.

Dinistoriuje visos trys sandūros sujungtos nuosekliai. Todėl . Tada dinistoriaus srovė išreiškiama formule:

.

Kol tranzistoriaus emiterio srovė silpna, jo emiterio srovės perdavimo koeficientas, kaip žinome, yra mažas. Jei , tai .

Kylant tiesioginei dinistoriaus įtampai, plečiasi jo 2 sandūra ir plonėja ekvivalentinės grandinės tranzistorių bazės. Stiprėjant emiterio srovei ir plonėjant bazei, tranzistoriaus emiterio srovės perdavimo koeficientas didėja. Sumai  artėjant prie vieneto, srovė  sparčiai stiprėja, ir dinistorius pradeda įsijungti. Įsijungimo procesą atitinka voltamperinės charakteristikos dalis tarp 1 ir 2 taškų. Šioje charakteristikos dalyje dinistoriaus srovė stiprėja, o tiesioginė įtampa mažėja.

Įsijungimo procesą iliustruoja ekvivalentinė grandinė, atvaizduota 8.3 paveiksle, b. Įsijungus dinistoriui, jo voltamperinė charakteristika (tarp 2 ir 3 taškų) yra panaši į puslaidininkinio diodo voltamperinės charakteristikos tiesioginę šaką.

Tiesioginei srovei susilpnėjus iki (čia  – palaikomoji srovė), prasideda dinistoriaus išsijungimas – pradėjus veikti teigiamam grįžtamajam ryšiui, ekvivalentinės grandinės tranzistoriai, vadinasi, ir dinistorius užsidaro.

Voltamperinės charakteristikos dalyje tarp 2 ir 3 taškų dinistoriaus diferencialinė varža  yra neigiama. Šią voltamperinės charakteristikos dalį įmanoma išmatuoti, jeigu matavimo grandinėje nuosekliai dinistoriui įjungta pakankamai didelė varža . Jeigu , tai dinistoriaus įsijungimo ir išsijungimo metu grandinėje gaunami srovės ir įtampos šuoliai.

Kai žinome per dinistorių tekančią srovę, jo įtampą galime rasti pagal voltamperinę charakteristiką:

.

Kita vertus, kai prie maitinimo šaltinio prijungta grandinė, sudaryta iš dinistoriaus ir rezistoriaus (8.4  pav.), dinistoriaus įtampa išreiškiama formule:.čia  – šaltinio elektrovara.

Jeigu būtų sudarytos tuščiosios veikos sąlygos (per dinistorių srovė netekėtų), tai gautume, kad  ir . Jeigu būtų dinistoriaus trumpasis jungimas, tai būtų , ir grandinėje tekėtų srovė . Pažymėję dinistoriaus voltamperinės charakteristikos grafiko ašyse taškus, atitinkančius tuščiąją veiką ir trumpąjį jungimą, per šiuos taškus galime nubrėžti apkrovos tiesę (8.4 pav., b).

8.2 pav b, pažymėtos dinistoriaus voltamperinės charakteristikos dalys atitinka penkias jo būsenas: didelės tiesioginės varžos (tarp taškų 0 ir 1), neigiamos diferencialinės varžos (1–2), didelio tiesioginio laidumo (2–3), didelės atgalinės varžos (0–4) ir pramušimo (4–5).