3.2. Класифікація та умовні графічні позначення тиристорів

Класифікація і умовні графічні позначення тиристорів приведені на рис. 3.1.

Тиристори

Діодні тиристори (діністори)

Тріодні тиристори

(тріністори)

Несиметричний

діодний тиристор

Несиметрич-

ний тріодний

тиристор

Симетрич-

ний діодний

тиристор

Симетрич-

ний тріодний

тиристор (симістор)

Рис.3.1. Класифікаційна діаграма

тиристорів

3.3. Будова, принцип роботи тиристорів

Найпростішим тиристором із двома виводами є діодний тиристор (диністор). Тріодний тиристор (тріністор) – має додатково третій (керуючий) електрод. Як діодний, так і тріод ний – тиристори мають чотиришарову структуру із трьома p-n- переходами П1, П2, П3 (рис.3.2).

Напруга живлення на тиристор таким чином, що переходи П1 і П3 виявляються відкритими, а перехід П3 – закритим. Опір відкритих переходів незначний, тому майже вся напруга живлення U_np прикладена до закритого переходу П2, що має високий опір. Отже, струм тиристора малий.

Рис. 3.2. Структура тріністора

При підвищенні напруги U_np (що досягається збільшенням е.р.с. джерела живлення Е_а) струм тиристора збільшується незначно, поки напруга U_np не наблизиться деякого критичного значення, рівного напрузі увімкнення U_вмк (рис.3.3).

Рис. 3.3. Вольт-амперні

характеристики тріністора

Після цього відбувається лавиноподібне збільшення кількості носіїв заряду за рахунок лавинного множення носіїв заряду в р-п- переході П2 електронами, що рухаються, і дірками. Зі збільшенням кількості носіїв заряду струм у переході швидко наростає, оскільки електрони із шару п₂ і дірки із шару р₁ спрямовуються в шари р₂ і п₁ і насичують їх неосновними носіями заряду.

Напруга на резисторі R зростає, напруга на тиристорі падає. Після пробою напруга на тиристорі знижується до значення 0,5–1В.

При подальшому збільшенні е.р.с. джерела Е_а або зменшення опору резистора R струм у приладі наростає відповідно до вертикальної ділянки вольт-амперної характеристики. Такий пробій не викликає руйнування переходу П2. При зменшенні струму відновлюється високий опір переходу (ділянка, що спадає на рис. 3.3.) Час відновлення опору цього переходу після зняття напруги живлення зазвичай становить10–30 мкс.

Напруга U_вмк, при якій починається лавиноподібне наростання струму, може бути знижена введенням неосновних носіїв у кожний із шарів, що прилягають до переходу П2. Ці додаткові носії заряду збільшують число актів іонізації в переході, у зв’язку із чим напруга увімкнення U_вмк зменшується.

Додаткові носії заряду в тріодному тиристорі, представленому на рис. 3.3., уводяться в шар р₂ допоміжним колом, що живиться від незалежного джерела напруги. Якою мірою знижується пробивна напруга при зростанні струму керування, показує сімейство кривих на рис. 3.2.

Важливим параметром тріодного тиристора є струм відмикання керування І_к.вмк – струм керуючого електрода, що забезпечує переведення тиристора у відкритий стан.

З рис.3.2. видно, що при подачі на тиристор зворотної напруги в ньому виникає невеликий струм, оскільки в цьому випадку будуть закриті переходи П1 і П3. Щоб уникнути пробою тиристора у зворотному напрямку (який виводить тиристор з ладу через тепловий пробій переходу) необхідно, щоб зворотна напруга була меншою U_зв.тах.

В симетричних діодних і тріодних тиристорах зворотна гілка характеристики збігається з прямою. Це досягається зустрічно-паралельним увімкненням двох однакових чоти-ришарових структур або застосуванням спеціальних п’ятишарових структур з чотирма p-n- переходами.

Нарешті, певне розповсюдження одержали тиристори, у яких відновлення високого опору відбувається при подачі невеликої зворотної напруги на керуючий електрод

Нині випускаються тиристори на струми до 2000 А і напруги увімкнення U_вмк до 4000 В. Тиристори як керовані перемикачі, що мають випрямні властивості, знайшли широке застосування в керованих випрямлячах, інверторах, комута-ційній апаратурі.