книги из ГПНТБ / Челноков В.Е. Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов

Оригинал (8-19) имеет вид:

+2*rc ^+-|-+2TI2/Z2^ sin 2u« - L ' . • (8-20)

Из (8-17) и (8-20) видно, что уже при t порядка 9 всеми членами суммы, начиная с п=1, можно прене­ бречь. Тогда в случае включения p-n-p-n-структуры то­ ком базы, имеющим форму б-импульса, изменение тока через структуру при больших временах (/>8 ) будет описываться выражением

Аналогичное соотношение для тока базы, имеющего форму единичной функции, имеет вид:

циальное убывание тока. Критическим условием включе­ ния будет:

190

что совпадает с условием включения р-/г-р-п-структуры, известным из анализа статической вольт-амперной ха­ рактеристики.

Вычисленное по формуле (8-17) изменение тока во

ствует процессу распространения неосновных носителей, введенных посредством базового тока, имеющего форму б-импульса, от эмиттера до коллектора и одинаков в обоих приборах. Но затем имеется существенное отли­ чие, а именно, коллекторный ток в триоде спадает по экспоненте с постоянной времени, равной времени жизни неосновных носителей, а в p-n-p-я-структуре "начинается экспоненциальный рост тока, обусловленный наличием внутренней положительной обратной связи по току.

Совпадение характеристик включения триода и че­ тырехслойной структуры для малых времен (по сравне­ нию с 0) видно непосредственно из сравнения формулы (8-18) и переходной характеристики триода в схеме с общим эмиттером, полученной в [Л. 8-2]:

191

представлено на рис. 8-3 (кривая / ) . Здесь же для срав­ нения показана характеристика триода в схеме с общим

Наименьшее значение времени задержки определяет­ ся при 8—Ю; при этом /3 о—й). Наибольшее значение времени задержки получается для структуры, у которой' сумма коэффициентов усиления мало отличается от еди­ ницы. Точнее,

Из (8-25) следует, что собственнное время задержки определяется лишь параметрами прибора и не зависит от величины тока управления.

б) Переходная характеристика включения несимметричной структуры

Для отыскания зависимости тока от времени, как следует из (8-13), в общем случае необходимо найти корни трансцендентного уравнения

192

На рис. 8-5 представлены рассчитанные по формуле (8-38) зави­ симости Хф=\/ра от величины £\ при различных величинах толщины к>2 широкой базы rt-типа. При расчете были использованы следую­

этих зависимостей следует, что при практически достижимых вели­ чинах Ei уменьшение фронта включения невелико и лежит в преде­ лах одного порядка. При больших значениях ширины базы «-типа процесс переключения может быть, как видно .из рис. 8-5, обеспечен

в широкой базе и-типа практически осуществляется всегда высокий уровень инжекции. Кроме того, при включении тиристора происходит разряд барьерной емкости коллекторного перехода, смещенного к мо­ менту начала лавинного роста тока в обратном направлении. Оба эти фактора необходимо учитывать при анализе переходного про­ цесса включения тиристора.

Решение уравнений непрерывности для движения носителей в ба­ зовых областях структур при высоком уровне инжекции в широкой базе ;(см., например, гл. 7) при условии, что барьерная емкость кол­ лекторного перехода в процессе включения постоянна и имеет неко­ торую среднюю величину С, приводит к тому, что процесс лавин­ ного роста тока через структуру описывается следующим выраже­ нием [Л. 8-4]:

196

Коэффициенты at и а2о определяются следующей системой урав­ нений:

6 + 1

ch ах ch а2 0 = ch a, -f- —^— ch а20',

(8-40)

*20

29, 282

Решение (8-40) в каждом конкретном случае может быть про­ изведено графическим методом или методом последовательных при­ ближений.

197

где

Процесс накопления критического заряда

В реальных структурах коэффициенты усиления за­ висят от тока вследствие зависимости от тока коэффи­ циентов инжекции эмиттерных переходов и при малых токах могут иметь малые значения. Вследствие этого условия переключения на начальном этапе могут не вы­ полняться и структура не перейдет во включенное со­ стояние. Для достижения условия переключения необ­ ходимо, чтобы в базовых областях структуры накопился минимальный заряд неосновных носителей — критичес­ кий заряд QK p. Пусть коэффициенты передачи зависят от тока и малы при малых токах, тогда число поступаю­ щих в базовые области основных носителей на началь­ ном этапе включения меньше числа основных носителей, уходящих из базовых областей в эмиттерные из-за уте­

основных носителей в базовых областях может быть от­ рицательным и накопленный заряд меньше критического. Этот недостаток может быть восполнен либо увеличе­ нием тока утечки коллекторного перехода (повышением анодного напряжения, включения дополнительных шунти­ рующих утечек, за счет эффекта du/dt), либо с помощью тока управления в одной из базовых областей. В послед­ нем случае длительность процесса накопления критиче­ ского заряда будет зависеть от величины и длительно­ сти протекания тока управления. Если длительность протекания тока управления меньше длительности про­ цесса накопления критического заряда tn при данной ве­ личине тока управления, то структура не включится.

198

Естественно, что величина ta зависит также от параме­

ток управления, время накопления описывается следую

199