Лекція № 12

Тема 2.10 Перемикаючі напівпровідникові прилади (тиристори)

Загальні відомості. Класифікація

Тема 2.11 Диністори

Тема 2.12 Триністори (керований діод)

Тема 2.10 Перемикаючі напівпровідникові прилади (тиристори)

Загальні відомості. Класифікація тиристорів Тема 2.11 Диністори

Будова, принцип дії, умовне позначення, маркування, ВАХ, основні параметри

Тиристор (від грецького thyra - двері + резистор) - це напівпровід­никовий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділян­ку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.

Тиристори бувають двоелектродні (або діодні) - диністори та три­електродні (або тріодні) -триністори.

Диністори

Диністор має чотиришарову структуру, як зображено на рис. 2.32. У нього є три р-п переходи, причому, за зазначеної полярності джерела напруги U_А, два крайніх з них (П₁ і П₃) зміщені у прямому напрямку, а середній (П₂) - у зворотному (рис. 2.32,а).

Таку структуру можна представити у вигляді еквівалентної схеми (мо­делі), що складається з двох транзисторів VТ1 та VТ2 р-п-р та п-р-п типу відповідно (рис. 2.32,6). Цю модель можна отримати, якщо подумки розі­тнути прилад уздовж площини А-А, а потім обидві частки електрично з'єдна­ти. При цьому виходить, що переходи П_1; і П₃ є емітерними переходами цих транзисторів, а перехід П₂ для обох транзисторів є колекторним.

Область бази Б_І транзистора УТ1 одночасно є колекторною облас­тю транзистора VT2, а область бази Б₂, транзистора VТ2 - колектор­ною областю транзистора VТ1.

Відповідно, колекторний струм першого транзистора є базовим для другого І_К1=І_Б2 , а колекторний струм другого транзистора - базовим першого І_К2=І_БҐ Таке вмикання забезпечує внутрішній додатний зво­ротний зв'язок: якщо увімкнеться хоча б один транзистор, то надалі вони будуть підтримувати один одного в увімкненому стані.

Струм диністора - це емітерний струм першого транзистора I_EI або другого I_E2. У той же час він складається з двох колекторних струмів I_K1=α₁I_E1 та I_к2=α₂I_E2, де α₁ і α₂ - коефіцієнти передачі емітерного стру­му транзисторів УТ1, УТ2. Крім того, до складу струму диністора 7 вхо­дить початковий некерований (тепловий) струм колекторного переходу Іко Таким чином, можна записати

(2.24)

а значить (2.25)

звідки

(2.26)

Проаналізуємо вираз (2.26), вико­ристовуючи графіки залежності та

від струму диністора, наведені на рис. 2.33.

Для малих значень струмів і струм 7 теж порівняно невеликий. Із зростанням напруги на диністорі коефіцієнти α₁, та α₂ зрос­тають (за рахунок звуження баз транзисторів через розширення зворот­но зміщеного переходу П₂), а отже, зростає і струм через диністор I. При деякому значенні струму, що зветься струмом вмикання диністора І_ем, отримаємо і вихідний струм мав би зрости до

нескінченності, якби не обмежуюча дія опору навантаження R_н. На­далі прилад утримується в увімкненому стані за рахунок внутрішнього додатного зворотного зв'язку.

ВАХ диністора наведена на рис. 2.34, на якому позначено:

U_вм - напруга вмикан­ня диністора;

І_яи - струм вмикання; І_ут- струм утримання; I_гр - гранично допусти­мий струм приладу;

U_гр - напруга, що відпо­відає I_гр.

Ділянка Оа ВАХ відпо­відає закритому стану ди­ністора, ділянка аб - ла­виноподібному переми­канню приладу (ділянка з Рис. 2.34-ВАХ диністора та його негативним опором, бо тут умовне позначення - величина від'ємна),

а ділянка бв, подібна відрізку ВАХ діода - увімкненому стану диністо­ра (режим насичення), вона є робочою ділянкою характеристики.

Для вимикання приладу (переведення його у непровідний стан) струм у його колі повинен стати меншим за струм утримання. Основні параметри диністора:

- напруга вмикання диністора U_вм, що становить (20÷1000) В;

- максимальне середнє значення прямого струму за заданих умов охолодження І_{пр max}, що становить (0,1÷2) А;

- струм утримання I_ут-мінімальний прямий струм увімкненого ди­ністора, при подальшому зниженні якого диністор переходить у непро­відний стан, що становить (0,01÷0,1) А;

- максимальне допустиме амплітудне значення зворотної напруги U_{зв max} сягає до 1000 В;

- час вмикання, тобто час переходу від закритого стану до відкри­того, знаходиться у межах (1÷10) мкс.