Феноменологическое описание ВАХ динистора

Для объяснения ВАХ динистора используют двухтранзисторную модель. Из рисунка 5 следует, что тиристор можно рассматривать как соединение р n р транзистора с n р n транзистором, причем коллектор каждого из них соединен с базой другого. Центральный переход действует как коллектор дырок, инжектируемых переходом П1, и как коллектор электронов, инжектируемых переходом П2.

Рис. 5. Двухтранзисторная модель диодного тиристора

Взаимосвязь между токами эмиттера Iэ, коллектора Iк и статическим коэффициентом усиления по току a1 р1 n1 р2 транзистора и a2 n2 р1 n1 транзистора следующая. Представляя динистор как два транзистора, запишем следующие соотношения.
Пусть - ток через переход П1. Тогда часть тока , дошедшая до коллекторного перехода П3 , будет равна:

(1)

Если - ток через переход П2, аналогично:

(2)

Учтем еще один фактор - лавинное умножение в переходе П3 через коэффициент лавинного умножения М. Тогда суммарный ток через переход П3 будет равен:

(3)

где Ik0 - обратный ток перехода П3 (генерационный и тепловой).

В стационарном случае токи через переходы П1, П2, и П3 равны, тогда

(4)

откуда

(5)

где a= a1 + a2 - суммарный коэффициент передачи тока первого (p1 n1 p2) и второго (n2 p2 n1) транзисторов.

Выражение (5) в неявном виде описывает ВАХ диодного тиристора на "закрытом" участке, поскольку коэффициенты М и a зависят от приложенного напряжения Vg. По мере роста a и М с ростом Vg, когда значение М(a1 + a2) станет равно 1, из уравнения (5) следует, что ток I устремится к бесконечности. Это условие и есть условие переключения тиристора из состояния "закрыто" в состояние "открыто".
Напряжение переключения Uперекл составляет у тиристоров от 20-50 В до 1000-2000 В, а ток переключения Iперекл - от долей микроампера до единиц миллиампера (в зависимости от площади).
Таким образом, в состоянии "закрыто" тиристор должен характеризоваться малыми значениями а и М, а в состоянии "открыто" - большими значениями коэффициентов а и М.
В закрытом состоянии (а - малы) все приложенное напряжение падает на коллекторном переходе П3 и ток тиристора - это ток обратно смещенного p-n перехода. Энергетическая диаграмма тиристора в состоянии равновесия при-ведена ранее на рисунке 1, а в режиме прямого смещения ("+" на слое р1) в закрытом состоянии представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Зонная диаграмма и токи в тиристоре в закрытом состоянии [5]

Если полярность напряжения между анодом и катодом сменить на обрат-ную, то переходы П1 и П3 будут смещены в обратном направлении, а П2 - в прямом. ВАХ тиристора в этом случае будет обычная ВАХ двух обратносмещенных p-n переходов.