12. Подати вольт-амперну характеристику перемикаючого напівпровідникового приладу?
Вольт-амперна характеристика діодного тиристора, наведена на малюнку 7.4, має кілька різних ділянок. Пряме зміщення тиристора відповідає позитивній напрузі VG, що подають на перший p1-емітер тиристора.
Ділянка характеристики між точками 1 і 2 відповідає закритому стану з високим опором. У цьому випадку основна частина напруги VG падає на колекторному переході П2, який в зміщений у зворотному напрямку. Емітерний переходи П1 і П2 включені в прямому напрямку. Перша ділянка ВАХ тиристора аналогічна зворотній гілці ВАХ pn переходу.
При досягненні напруги VG, званої напругою включення Uвкл, або струму J, званого струмом включення Jвкл, ВАХ тиристора переходить на ділянку між точками 3 і 4, відповідної відкритому стану (низький опір). Між точками 2 і 3 знаходиться перехідна ділянку характеристики з негативним диференційним опором, що не спостерігається на статичних ВАХ тиристора.
Мал. 7.4. ВАХ тиристора: VG – напруга між анодом и катодом; Iу, Vу - мінімальний утримуючийструмі напруга; Iв, Vв - струмта напруга включення.
13.Принцип дії транзистора
Принцип дії біполярного транзистора
В біполярному транзисторі носії заряду рухаються від емітера через тонку базу до колектора. База відділена від емітера й колектора p-n переходами. Струм протікає через транзистор лише тоді, коли носії заряду інжектуються з емітера в базу через p-n перехід. В базі вони є неосновними носіями заряду й легко проникають через інший p-n перехід між базою й колектором, прискорюючись при цьому. В самій базі носії заряду рухаються за рахунок дифузійного механізму, тож база повинна бути досить тонкою. Управління струмом між емітером і колектором здійснюється зміною напруги між базою і емітером, від якої залежать умови інжекції носіїв заряду в базу.
Принцип дії польового транзистора
В польовому транзисторі струм протікає від витоку до стоку через канал під затвором. Канал існує в легованому напівпровіднику в проміжку між затвором і нелегованою підкладкою, в якій немає носіїв заряду, й вона не може проводити струм. Безпосередньо під затвором існує область збіднення, в якій теж немає носії заряду завдяки утворенню між легованим напівпровідником і металевим затвором контакту Шотткі. Таким чином ширина каналу обмежена простором між підкладкою та областю збіднення. Прикладена до затвору напруга збільшує чи зменшує ширину області збіднення, а тим самим ширину каналу, контролюючи струм.
14. Заступна схема тиристора та принцип її роботи.
Тиристор – це напівпровідниковий прилад з трьома p-n переходами, який є неповністю керованим вентелем. Має два стани: відкритий (висока провідність) або закритий (низька), тому його можна розглядати як електронний ключ. Основні застосування тиристорів – керування великим навантаженням за допомогою слабкого сигналу, а також перемикаючі пристрої. На схемах позначається:
(при такому позначенні мається на увазі, що управління - відносно катода). Літерне позначення - VS.
Схема самого тиристора:
,
де А – анод, К – катод. Керуючих електродів може бути два, тоді вони приєднані до двох внутрішніх шарів. На схемі зображений тиристор з одним керуючим електродом, він називається тріодним тиристором (тринистором). Тут крайні шари називаються p-емітером и n-емітером відповідно (анод і катод), а середні – базовими областями.
Схема заміщення тріодного тиристора:
де Э, Б і К - відповідно емітер, база і колектор. Тобто тиристор представляєтся як два транзистора: npn і pnp зі спільним колекторним переходом n1p2 і емітерними переходами p1n1 и p2n2.
Керування здійснюється подачею сигналу на КЕ (керуючий електрод). При розімкнутому колі УЕ тиристор працює як перемикач. Тоді якщо зовнішня напруга прикладена в прямому напрямку (позитивний полюс - до анода, негативний - до катода), переходи 1 і 3 (емітерний) зміщуються в прямому напрямку, а п2 (колекторні) - у зворотному, що забезпечує низьку провідність всієї структури. Ділянка ВАХ, відповідна такому стану, має той же характер, що і характеристика діода у зворотному напрямку. Але при збільшенні напруги до критичної величини, яка називається напругою перемикання, структура переходить в провідний стан. Чому так відбувається? Позитивний зсув емітерних переходів 1 і 3 спричинює інжекцію неосновних носіїв заряду в базові області. При цьому дірки, які потрапили в область n1 з p1, частково рекомбінують в ній А частково перекидаються в область p2 (колектор). Те ж саме відбувається з електронами з області n2 другого транзистора: лише частина з них потрапляє в колектор n1. Однак при досить великій напрузі число основних носіїв заряду, що надходять за одиницю часу в базові галузі через п2, стає більше числа носіїв, яке може прорекомбініровать в них, в результаті дифузійні процеси починають переважати над рекомбінаційних і п2 зміщується в протилежному напрямку. Таким чином, щоб тиристор відкрився, необхідно збільшити концентрацію носіїв заряду в базових областях. Один із способів, як це можна зробити, - ввести носії за допомогою КЕ. Змінюючи інтенсивність дії додаткового джерела зарядів, можна керувати напругою перемикання. Якщо прикласти позитивний щодо катода напруга, то при достатньо великому струмі управління перемикання структури відбувається при малому напрузі на аноді. У випадку прикладання до структури зворотної напруги колекторні переходи виявляються зміщеними в прямому напрямку, а два крайніх (емітерний) переходу - у зворотному. Практично залежність зворотного струму від напруги в цьому випадку збігається з аналогічною залежністю для некерованого вентиля.
ВАХ тиристора:
,
де Iвкл – струм включення, тобто мінімальний анодний струм, при якому тиристор переходить у відкритий стан, Uпр.max – напруга включення, Uобр.max – максимальна зворотня напруга, Iуд – струм удержания, тобто мінімальний анодний струм, при якому тиристор залишається відкритим.