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 такомупозначеннімається 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.