9Тиристоры. Устройство. Принцип действия характеристики. Типы тиристоров

Основу тиристора представляет многослойная структура с чередующимися слоями p и n-проводимости. Для анализа работы тиристора к аноду подключается плюс источника питания, к катоду –минус. В цепи установлено сопротивление R_а для ограничения тока. Цепь у правления подключается к одному из внутренних слоев. При этом управление будет разной полярности. Возможны тиристоры без цепи управления. В схеме это соответствует разомкнутому ключу S. Они называются динисторы. Процессы в динисторе происходят следующим образом. В переходах 1 и 3 внешнее напряжение соответствует прямому включению, в переходе 2—обратному включению. Ток через тиристор является током обратно смещенного перехода 2, вызванным перемещением неосновных носителей заряда. Почти все внешнее напряжение приложено к этому переходу, ток почти не растет с ростом напряжения U_a (участок 1 на ВАХ тиристора при U_упр=0). При дальнейшем возрастании напряжения происходит лавинный пробой перехода 2. Сопротивление тиристора (динистора) почти равно нулю, напряжение падает на сопротивлении R_а (участок 2, показан штриховой линией). При дальнейшем повышении напряжения (участок 3) ток растет почти линейно (I_а= поскольку прямое напряжение на тиристоре не превышает 0,8…1,5 В). Для участка 2 характерна неустойчивая работа, т.к. для поддержания лавинообразования необходим ток, больший некоторого значения I_уд (ток удержания). Величина тока удержания не превышает 1% от анодного тока. Динисторы применяются в автоматике как ключевые элементы или приборы экстремального действия с включением анодной цепи.

Работа в качестве управляемого вентиля (тринистора) происходит при использовании управляющего электрода, с помощью которого понижается потенциальный барьер обратносмещенного перехода 2.Управляющий электрод можно присоединить либо к p-участку, либо к n-участку (полярности должны быть разными). Меняя напряжение на управляющем электроде, можно в широких пределах изменять напряжение переключения. При некотором токе управления (обычно не более 300мА) ВАХ работает на прямом участке от нуля до участка 3. На этом основано фазовое управление: при определенной фазе с управляющего электрода подается импульс тока, тиристор открывается и находится в открытом состоянии до тех пор, пока ток не упадет до тока I_уд.

При подаче обратного напряжения переход 2 работает в прямом направлении, переходы 1 и 3—в обратном. Так как управления по переходам 1 и 3 нет, тиристор не пропускает тока обратного напряжения.

Для получения симметричных характеристик (симисторы) применяют пятислойные структуры.

Промышленностью выпускается множество типов широкого и специального назначения (до тысяч А и нескольких тыс. В)

Выпускаются как в металлических, так и в пластмассовых корпусах. Тиристоры малой мощности (до 10А) используют в ИП, бытовой аппаратуре, устройствах защиты, автоматике.

Быстродействующие (время выключения до 50 мкс),

высокочастотные ( до 20 кГц),

импульсные (со скоростью нарастания тока до 1000 ).

Фототиристоры- тиристоры, включаемые световым потоком. Для этого в корпус встроено прозрачное окно, через которое световой поток может воздействовать на управляемый p-n-переход. Удобно их использовать путем освещения лучом лазера.

Оптронные тиристоры- управление с помощью оптрона. Отсутствие гальванической связи между цепью управления и силовой цепью позволяет увеличить надежность, использовать интегральные схемы и проч.

Двухоперационные ( запираемые) тиристоры позволяют разрывать анодный ток путем подачи на управляемый электрод импульса обратной полярности. Их применение ограничено энергетическими показателями: низкий КПД, повышенное прямое падение напряжения, большая величина тока выключения, усложнение схем управления.

Т иристоры—пятислойная структура, с четырьмя переходами, которую можно считать комбинацией двух тиристоров, включенных встречно-параллельно, но управляемых только по одному электроду. Это определяет выгодность использования их в цепях переменного тока. Графические обозначения тиристоров: а—динистор, б—тринистор с управлением по аноду, в—тринистор с управлением по катоду, г—симметричный динистор, д—симметричный тринистор.