45. Тиристоры: устройство, классификация, вольт - амперные характеристики, основные параметры.

Тиристоры - четырехслойные элементы, имеющие структуру р-п- р- п.

I..

Рис.3

Диодный тиристор - транзистор, с двумя выводами.

Триодный тиристор, управляемый - транзистор, с тремя выводами. Тиристор можно представить в виде двух трехслойных элементов (транзисторов). При достижении прямого напряжения U_Bp значения напряжения включения и_т1 происходит лавинообразное размножение зарядов и тиристор открывается.

В

управляемых тиристорах их включение происходит при пода­че на управляющий электрод то­ка / при гораздо меньших значе­ниях и_ш.

При снятии входного сигнала тиристор остается во включенном состоянии до тех пор, пока не вы­ключено анодное напряжение.

Тиристор позволяет коммутировать значительные токи без подвижных де­талей, внутри полупроводниковой структуры, с большой частотой переключе­ния. Он предназначен для включения и выключения силовых токов (до 1000 А).

Принцип действия тиристора основан на следующем. При приложении к ти­ристору питания Е обратной полярностью закрываются переходы р,-щ и Pi~ⁿi (Р^ис- 31). Сопротивление тиристора бесконечно велико. Подача управ­ляющего сигнала не влияет на состояние тиристора.

При подаче питания прямого направления закрывается средний р.-п, пе­реход. Если не подавать управляющего сигнала тиристор также закрыт.

При подаче управляющего сигнала U, появляется управляющий ток /, че­рез переход р. -п, ,что приводит к появлению зарядов в среднем р -я пере­ходе тиристора и стремительному росту тока /_яр. При кратковременной подаче

управляющего сигнала тиристор открывается лавинообразно. Даже при токах до 2000 А напряжение на тиристоре падает незначительно (до 1 В).

Пока существует ток /,,_; тиристор остается открытым. Снятие управляюще­го сигнала не приводит к его закрытию. Чтобы вновь закрыть тиристор, необ­ходимо хотя бы кратковременно уменьшить каким-либо путем ток /,,_; до нуля.

Также как и для диодов для тиристоров существуют ограничения по режи­мам:

/_ии - максимально допустимый прямой ток,

U_mii - максимально допустимое напряжение в обратном и прямом направле­ниях ,

При U >U_mitt происходит лавинообразный пробой структуры.

При / > /_(п11 в тиристоре выделяется недопустимо большое количество тепла, которое уже при данной конструкции не успевает рассеиваться в окружающую среду. Для увеличения теплоотвода от тиристоров их устанавливают на радиа­торы охлаждения.

46.Устройство и принцип действия биполярного транзистора.

Транзистором называется полупроводни­ковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усили­вать мощность. Классификация транзисторов производится по следующим признакам:

• По материалу полупроводника - обычно германиевые или кремниевые;

• По типу проводимости областей (только биполярные транзисторы): с прямой проводимо­стью (p-n-p - структура) или с обратной проводимостью (n-p-n - структура);

• По принципу действия транзисторы подразделяются на биполярные и полевые (униполяр­ные);

• По частотным свойствам;

НЧ (<3 МГц);

СрЧ (3÷30 МГц);

ВЧ и СВЧ (>30 МГц);

• По мощности. Маломощные транзисторы ММ (<0,3 Вт), средней мощности СрМ (0,3÷3

Вт), мощные (>3 Вт). Маркировка.

Г Т - 313 А

К П - 103 Л

I II - III IV

I - материал полупроводника: Г - германий, К - кремний.

II - тип транзистора по принципу действия: Т - биполярные, П - полевые.III - три или четыре цифры - группа транзисторов по электрическим параметрам. Первая циф­ра показывает частотные свойства и мощность транзистора в соответствии с ниже приведён­ной таблицей.

IV – модификация транзистора в 3-й группе.

Устройство биполярных транзисторов. Основой биполярного транзистора является кри­сталл полупроводника p-типа или n-типа проводимости, который также как и вывод от него называется базой. Диффузией примеси или сплавлением с двух сторон от базы образуются области с противопо­ложным типом проводимости, нежели база.

Область, имеющая бóльшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют коллектором. Область, имеющая меньшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют эмиттером. p-n переход между коллектором и базой называют коллекторным переходом, а между эмитте­ром и базой – эмиттерным переходом.Основной особенностью устройства биполярных транзисторов является неравномерность концентрации основных носителей зарядов в эмиттере, базе и коллекторе. В эмиттере концентрация носи­телей заряда максимальная. В коллекторе – несколько меньше, чем в эмиттере. В базе – во много раз меньше, чем в эмиттере и коллекторе.

Принцип действия биполярных транзисторов. При работе транзистора в усилительном режиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Это достигается соответствую­щим включением источников питания.

Так как эмиттерный переход открыт, то через него будет протекать ток эмиттера, вызванный переходом электронов из эмиттера в базу и переходом дырок из базы в эмиттер. Следователь­но, ток эмиттера будет иметь две составляющие - электронную и дырочную. Основное соотношение токов в транзисторе: Iэ = Iк + Iб α - коэффициент передачи тока транзистора или коэффициент усиления по току: Iк = α ∙ Iэ Дырки из коллектора как неосновные носители зарядов будут переходить в базу, образуя обратный ток коллектора Iкбо. Iк = α ∙ Iэ + Iкбо

Из трёх выводов транзистора на один подаётся входной сигнал, со второго - снимается вы­ходной сигнал, а третий вывод является общим для входной и выходной цепи.