- •Часть 1.Курс лекций
- •Глава 1. Полупроводниковые приборы
- •1.1.Электропроводимость полупроводников.
- •1.2.Электронно – дырочный переход.
- •1.3.Полупроводниковые диоды.
- •1.4.Биполярный транзистор.
- •1.5.Полевые транзисторы.
- •1.5.2.Принцип действия полевого транзистора.
- •1.6. Тиристоры.
- •Глава 2. Фотоэлектронные приборы
- •2.1.Внутренний и внешний фотоэффекты
- •Глава 3.
- •3.1.Назначение и классификация выпрямителей.
- •3.2.Однофазные выпрямители.
- •3 .2.1.Однополупериодный выпрямитель.
- •3.2.2.Двухполупериодные выпрямители.
- •3.3.Трехфазные выпрямители.
- •3.4.Управляемые выпрямители.
- •3.5.Стабилизаторы.
- •3 .5.1.Стабилизаторы напряжения.
- •3.5.2.Стабилизаторы тока
- •Глава 4
- •4.1.Классификация и основные характеристики усилителей.
- •4.2.Обратная связь в усилителях
- •4.3.Однокаскадные усилители на биполярных транзисторах
- •4.3.Усилитель на полевом транзисторе
- •4.4.Межкаскадные связи
- •4.5.Избирательные усилители
- •4.6.Импульсные(широкополосные) усилители
- •4.7.Усилители постоянного тока
- •Глава 5
- •5.1. Колебательный контур
- •5.2. Генераторы lс типа
- •5.3. Генераторы rс - т и п а
- •5.4.Импульсные генераторы
- •5.5.Генераторы пилообразного напряжения.
- •5.6. Электронный осциллограф
- •Глава 7. Интегральные микросхемы.
1.6. Тиристоры.
Первые промышленные образцы тиристоров появились в конце пятидесятых годов. В настоящее время эти приборы получили широкое распространение. Преимущества тиристоров: малые масса и габариты, большой срок службы, высокий КПД, малая чувствительность к вибрации и механическим перегрузкам, способность работать при низких (прямых) и высоких (обратных) напряжениях и при очень больших токах( сотни ампер).
Основное свойство тиристора, обеспечивающее ему применение в автоматике, электронике, энергетике - это способность находиться в двух устойчивых состояниях: закрытом и открытом. В закрытом состоянии сопро-тивление тиристора составляет десятки миллионов Ом и он не пропускает ток при напряжениях до тысячи Вольт; в открытом — сопротивление тиристора незначительно. Падение напряжения на нем около 1 В при токах в десятки и сотни ампер. Переход тиристора из одного состояния в другое происходит за очень короткое время, практически скачком.
Тиристоры делятся на динисторы и тринисторы.
Д инистор — это тиристор с двумя электродами (выводами). Переход динистора из одного состояния в другое осуществляется изменением значения или полярности напряжения на выводах.
Р ис.1.25. Структурное изображение и условное обозначе- ние динистора: ЭП1,ЭП2-эмиттерные переходы; КП - коллекторный переход.
Рис.1.26. Вольт-амперная характеристика динистора.
Работа динистора в пределах участка I его ВАХ (рис.1.26) соответствует закрытому состоянию. Переход в открытое состояние происходит благодаря лавинному размножению носителей эл. зарядов (дырок и электронов на участках II и III). Сущность лавинного размножения сводится к следующим физическим процессам. Из эмиттерной области р1 дырки, преодолевая потенциальный барьер эмиттерного перехода ЭП1 инжектируют в базовую область n1 и входят в базовую область р2. Потенциальный барьер эмиттерного перехода ЭП2 задерживает некоторую часть дырок в р2, образуя положительный заряд, снижающий высоту потенциального барьера перехода ЭП2. Это увеличивает инжекцию электронов из эмиттерной области п2 в базовую область р2 , а затем в базу п1. В базовой области n1, как и в базовой области р2, создается избыточный заряд электронов, что приводит к еще большей инжекции дырок из эмиттерной области р2. Т.о. в динисторе при некотором прямом напряжении включения динистора (Uвкл), наблюдается лавинный рост тока с одновременным уменьшением напряжения на тиристоре. Лавинный рост тока ограничивается напряжением на резисторе R, включаемым в анодную цепь тиристора. Переход коллекторного перехода в открытое состояние обусловлен большими зарядами в базах и поддерживаемым током динистора. При уменьшении тока до величины Iвыкл тиристор закрывается.
Т .о., динистор может находиться в закрытом и открытом состояниях. Основное применение динисторов- схемы с ключевым режимом работы
Рис.1.27.Структурные изображения и условные обозначения тринистора.
Наличие на ВАХ падающего участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением расширяет практическое использование динисторов. Недостаток динистора – невозможность управлять напряжением включения, не меняя внешнего напряжения, решается в управляемом тиристоре (тринисторе), где один из эмиттеров - управляющий.
У правление напряжением переключения в тринисторе осуществляется подачей напряжения на третий—управляющий электрод (см. рис.1.27),подключенный к любой из баз тринистора. Использование той или иной базы приводит лишь к изменению полярности источника управляющего напряжения. Полярность управляющего напряжения должна облегчить включение тринистора.
Рис.1.28. ВАХ тринистора.
С ростом управляющего тока уменьшается потенциальный барьер и увеличивается число инжектированных зарядов, растёт ток и снижается напряжение переключения. Управляющий ток открывает тринистор. Для этого в цепь эмиттера подают импульс, значительно меньший, чем ток в нагрузке. После открытия тринистора управляющий электрод теряет свои управляющие свойства. Для закрывания тринистора напряжение на аноде уменьшают до величины, меньшей тока включения или подают импульс обратной полярности.
Параметры тиристоров:
1.Напряжение включенияUвкл- прямое напряжение, при котором тиристор переходит из закрытого в открытое состояние (до нескольких тысяч вольт).
2.Ток включения Iвкл- прямой ток перехода тиристора в открытое состояние.
3.Ток управления Iупр — наименьший ток в цепи управляющего электрода, для перехода из закрытого состояния в открытое при данном напряжении на аноде.
4.Ток выключения Iвыкл- ток, ниже которого тиристор закрывается.
5.Остаточное напряжение Uост-напряжение открытого тиристора(1-2В).
6.Время включения tвкл-время возрастания тока до 0,9 значения(не больше 1мкс).
7.Время выключения tвыкл- время закрывания тиристора (не больше10 - 20 мкс).
Тиристоры изготавливаются из кремния методом сплавления и диффузии или методом последовательной диффузии. Укремния зависимость коэффициен- та передачи тока α(I)выражена ярче, чем у германия, а также у него меньшие токи при обратном включении р-п-перехода и он выдерживает более высокие температуры.
Маркировка тиристоров. Первый элемент: К или 2 - материал, из которого выполнен тиристор. Второй элемент элемент: Н - неуправляемый и У- управляемый тиристоры. Третий элемент — трехзначные числа, определяющие, на какой ток рассчитан тиристор:101-199 - с предельным током до 0,3 А; 201- 299 - при токе от 0,3 до 10 А; 301—399 - при токе более 10 А.
В настоящее время промышленность выпускает в основном управляемые тиристоры, т.к. они позволяют управлять напряжением включения, что расширяет области их практического применения. По внешнему виду тиристоры напоминают транзисторы и диоды средней мощности.