Динистор — это важный радиоэлемент в электрических цепях. Предназначен он для схем с автоматической коммутацией устройств, импульсных генераторов, высокочастотных преобразователей сигналов. Из-за невысокой стоимости и простой конструкции такая радиодеталь считается идеальной для использования в регуляторах мощности.
Но как и любой электронный элемент, она может выйти из строя. Поэтому крайне важно уметь правильно проверить динистор мультиметром.
Назначение динистора
Динистор — это полупроводниковый элемент, обладающий двумя устойчивыми состояниями: закрытым и открытым. Изготавливается он из полупроводникового монокристалла с несколькими p-n переходами. В общем случае его можно рассматривать как электронный ключ, когда одно его состояние (закрытое) соответствует низкой проводимости, а другое (открытое) — высокой.
Динистор относится к «тиристорному семейству» радиоэлементов и не имеет принципиальных различий с тиристором. Единственное, что его отличает — это условия смены устойчивого состояния. В отличие от тиристора, имеющего три вывода, у динистора имеется их только два, то есть у него нет управляющего входа.
Отсюда и второе его название — диодный тиристор. Выводы динистора называются анодом и катодом. Первый выводится из крайней p-области, а второй — из n-области.
Изобретение тиристоров связывают с именем английского физика Уильяма Брэдфорда Шокли. После изобретения точечного транзистора учёный посвятил свои эксперименты созданию монолитного элемента. Так, в 1949 году был представлен прототип плоскостного транзистора, а уже в следующем году Спаркс и Тил, помощники Шокли, сумели изготовить трёхслойную структуру, позволяющую выпускать высокочастотные радиоэлементы на основе p-n переходов. Исследования учёного привели к созданию полупроводникового диода, названного диодом Шокли. Его конструкция представляет собой четырехслойный элемент со структурой pnpn типа.
В современной электронике динистор чаще всего применяется в схеме запуска энергосберегающих ламп и пускорегулирующих устройств дневного света.
На схемах и в литературе элемент обозначается с помощью латинских букв VD или VS, а за его графическое обозначение принят треугольник вместе с проходящей через его середину прямой линией, символизирующей электрическую цепь. В результате образуется своего рода стрелка, указывающая направление прохождения тока. Перпендикулярно прямой линии посередине и около вершины треугольника рисуются две короткие черты. Первая обозначает базовую область, а вторая — катод.
Принцип работы
Рассматривая динистор в качестве четырёхструктурного элемента, его можно представить в виде двух взаимосвязанных транзисторов n и p типа проводимости. Для работы транзистора необходимо появление тока на переходе база-эмиттер. Если на него не подано напряжение, тогда через радиоэлемент проходить ток не будет. Связано это с тем, что открытие транзисторов контролируется друг другом. Иными словами, чтобы открыть один из этих транзисторов, необходимо перевести в открытое состояние другой.
Между выводами динистора должно присутствовать напряжение определённой величины, позволяющее перевести работу одного из двух транзисторов в режим насыщения. В результате откроется второй элемент, и динистор начнёт пропускать ток.
Для перевода структуры в режим отсечки тока понадобится понизить величину напряжения, что приведёт к пропаданию тока смещения и, соответственно, тока базы на втором транзисторе. Динистор перестанет пропускать ток.
Существенную роль играет и полярность приложенного к выводам радиодетали напряжения. Когда на анод подаётся минус, через элемент ток практически не проходит. Такое включение называют обратным. Если же полярность поменять, то через устройство начнёт протекать ток небольшой величины — ток закрытия. Напряжение, соответствующее ему, определяет наибольшее значение, при котором динистор находится в закрытом состоянии. Чтобы динистор открыть, понадобится напряжение порядка десятков вольт.
Динисторы, как и тринисторы, пропускают ток только в одном направлении. Чтобы ток проходил в обоих направлениях, они включаются по встречно-параллельной схеме. Также для этого может использоваться пятислойная структура pnpnp типа.
Характеристики устройства
Чтобы правильно проверить тиристор мультиметром, необходимо не только понимать принцип его работы, но и знать основные его характеристики. Наиболее значимым параметром элемента является его вольт-амперная характеристика (ВАХ). Она наглядно показывает зависимость протекания тока через прибор от приложенного к его выводам напряжения. ВАХ динистора относится к S-образному виду. Эту характеристику разделяют на шесть зон:
- Участок открытого состояния. На этом промежутке элемент практически не оказывает сопротивления проходящему через него току. Его проводимость максимальная. Эта зона заканчивается точкой, в которой ток перестаёт протекать.
- Область отрицательного сопротивления. Провоцирует начало лавинного пробоя.
- Пробой коллекторного перехода. На этом промежутке элемент работает в режиме лавинного пробоя, из-за чего происходит резкое уменьшение напряжения на его выводах.
- Участок прямого включения. В этой области динистор закрыт, так как разность потенциалов, приложенная к его выводам, меньше, чем необходимая для возникновения пробоя.
- Пятый и шестой участки описывают работу прибора в нижней половине ВАХ и соответствуют состояниям обратного включения и пробоя элемента.
Анализируя ВАХ, можно сделать вывод о том, что работа динистора похожа на диод, но, в отличие от последнего, для его открытия необходимо подать напряжение, превышающее диодное значение в несколько раз. При этом динистор характеризуется рядом параметров, определяющих его применение в электрических цепях. К основным его характеристикам относят следующие величины:
- Разность потенциалов в открытом состоянии. Обычно указывается применительно к значению тока открытия. В качестве её единицы измерения используется вольт.
- Наименьшее значение тока в открытом состоянии. Эта величина зависит от температуры прибора и при её увеличении снижается. Измеряется в миллиамперах.
- Время переключения. Характеризуется периодом времени, в течение которого происходит переход режима работы прибора с одного устойчивого состояния в другое. Это значение составляет микросекунды.
- Ток запертого состояния. Определяется значением обратного напряжения и редко превышает 500 мкА.
- Ёмкость. Этот параметр характеризует обобщённую паразитную ёмкость, возникающую в элементе. Из-за неё ограничивается применение устройства в высокочастотных цепях и снижается скорость переключения режимов работы. Измеряется она в пикофарадах.
- Ток удержания. Обозначает величину, при которой динистор открыт. Единица измерения — ампер.
Диагностика прибора
Осуществляя проверку радиоэлемента на исправность, чаще всего используют мультиметр. Удобство применения этого измерительного прибора объясняется его многофункциональностью. С его помощью можно прозвонить элемент на пробой или измерить уровни пороговых напряжений. При этом неважно, аналоговый или цифровой тип измерителя используется.
Для получения верных результатов измерения понадобится подготовить мультиметр к работе. Вся суть подготовительной операции сводится к проверке элемента питания тестера. При работе с цифровым устройством необходимо обратить внимание на значок мигающей батарейки. Если он есть, значит, элемент питания необходимо заменить. Для аналогового устройства перед работой выполняется установка стрелки в нулевое положение. Если это сделать невозможно, то элемент питания нужно заменить.
Для достоверного результата во время измерения мультиметром также желательно проследить за окружающей температурой. Связанно это с тем, что при увеличении температуры проводимость полупроводников возрастает. Оптимальной для измерения считается температура около 22 °C.
Прозвонка без выпаивания
Из-за специфики устройства проверить симистор мультиметром, не выпаивая, не так уж и просто. Для полной проверки используется электрическая схема, позволяющая провести ряд необходимых измерений. Единственное, что можно сделать с помощью мультиметра, так это проверить его на явный пробой.
Для этого тестер переключается в режим позвонки диодов, после чего измерительными щупами дотрагиваются до выводов динистора. При любой полярности тестер должен показать обрыв, что будет обозначать отсутствие пробоя в элементе. Но это не будет гарантировать исправность прибора. Если при измерении мультиметр покажет короткое замыкание, то такой тиристор можно уже будет дальше не проверять, так как он неисправен.
При этом следует знать, что прозванивать радиоэлемент в схеме будет некорректно, так как параллельно с его выводом могут быть подключены другие радиоэлементы, влияющие на измерения. Выполняя простую прозвонку, необходимо хотя бы один из вводов динистора отсоединить от печатной платы. Для того чтобы проверить динистор, не выпаивая, можно использовать возможности той схемы, в которой он установлен.
Известно, что радиоэлемент открывается только при подаче на его выводы определённого уровня напряжения, поэтому можно попытаться достичь этого порогового значения.
В этом случае для проверки мультиметр переключается на режим измерения напряжения. В зависимости от предполагаемого напряжения пробоя выбирается диапазон измерения. Измерительные щупы подключаются параллельно к выводам элемента, после чего измеряется уровень сигнала. Если при изменении входного сигнала произойдёт скачок напряжения, то это и будет обозначать напряжение пробоя динистора, то есть его работоспособность.
Тестовая схема
Чтобы получить уверенность в работоспособности элемента, радиолюбители используют тестовые схемы. Они бывают разной степени сложности, что в итоге влияет на точность полученного результата. Самая простая схема состоит из трёх элементов:
- регулируемого источника питания;
- резистора;
- индикатора.
В качестве последнего можно использовать светодиод. Собрав такую схему, приступают к проверке. Параллельно элементу в режиме измерения напряжения подключается тестер.
Например, чтобы проверить тиристор КУ202Н мультиметром, вначале устанавливается уровень выходного напряжения около двадцати вольт. При этом светодиод в схеме гореть не должен. Затем медленно поднимается уровень до того момента, пока светодиод не загорится. Свечение индикатора свидетельствует о том, что динистор открылся и через него начал проходить электрический ток. Для его закрытия уровень напряжения снижается.
Значение разности потенциалов, при котором происходит изменение режима работы, и является максимальным напряжением открытия. В рассматриваемом случае тестер должен показать значение около 50 вольт, в то время как уровень входного сигнала будет около 60 вольт. Резистор применяется любого типа. Его назначение заключается в том, чтобы ограничить величину тока, проходящего через светодиод.
Зная, как проверить тиристор КУ 202, можно проверить и любой другой тип тиристора, динистора или симистора. Следует отметить, что профессионалы вместо мультиметра используют осциллограф. Совместно с ним применяется тестовая приставка. К гнёздам X5 и X6 подключаются измеряемые элементы. При использовании тиристора его управляющий элемент подключается к гнезду X7. У элементов с управляющим выводом напряжение изменяется с помощью переменного резистора R4. Если радиоэлемент целый, тогда осциллограмма должна быть такой, как на рисунке.
