Т и р и с т о р ы
Йошкар-Ола
2011
МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Т и р и с т о р ы
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника»
модуль «Электроника»
по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника»
квалификация 230100.62
Йошкар-Ола
2011
УДК 621.317(076.5)
Тиристоры: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» /Сост. С. В. Старыгин. − Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011.
Определены цели и задачи изучения тиристоров, приведены краткие теоретические сведения необходимые для понимания принципа действия тиристоров, методика проведения экспериментов по исследованию характеристик и определения параметров тиристоров.
© Марийский государственный технический университет, 2011
© Старыгин С.В., 2011, составление
Цель работы: изучение структуры и принципа действия тиристора, определение и анализ его вольт-амперных характеристик, определение параметров тиристора по ВАХ.
1. Тиристоры
Тиристор – это полупроводниковый электропреобразовательный прибор, включающий три и более p-n-переходов, который имеет два рабочих состояния − открытое и закрытое. Все тиристоры имеют два рабочих вывода, которые по аналогии с диодами называются анодом и катодом. Управляемые тиристоры имеют управляющий электрод.
1.1. Классификация тиристоров
В зависимости от количества p-n-переходов и выводов тиристоры подразделяют на диодные тиристоры − динисторы (рис.1,а), триодные тиристоры − тринисторы (рис. 1,б), симметричные тиристоры − симисторы (рис.1,в). Тринисторы подразделяются по методу подключения управляющего электрода: с управлением по аноду и с управлением по катоду.
с управлением с управлением
по аноду по катоду
а) б) в)
Рис. 1
1.2. Устройство и принцип действия динистора
Структура динистора состоит из четырех полупроводниковых областей с различным типом электропроводности (рис. 2).
Рис.2
Крайняя n-область называется катодом, крайняя p-область – анодом. Аналогично диодам на динистор может быть подано прямое или обратное напряжение. При прямом включении динистора к аноду подключают положительную клемму, а к катоду отрицательную клемму внешнего источника питания.
В этом случае крайние p-n-переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении – их называют эмиттерными. Средний p-n-переход П2 смещен в обратном направлении – его называют коллекторным. Между эмиттерными и коллекторным переходами расположены базовые области p- и n-типа.
При малых прямых смещениях эмиттерные переходы открыты, а коллекторный – закрыт. Через переход П1 в p-базу инжектируются электроны, которые затем диффундируютрррh к коллекторному переходу П2. Полем обратно смещенного коллекторного перехода П2, электроны подхватываются и перебрасываются в n-базу. Дальнейшему движению электронов препятствует потенциальный барьер эмиттерного перехода П3. Поэтому в области n-базы накапливаются электроны. Аналогично процессы происходят с дырками, инжектированными через переход П3 в n-базу.
Противоположные по знаку заряды, накапливаюшиеся в p- и n-базах находятся в состоянии динамического равновесия – количество поступающих зарядов равно количеству рекомбинируемых зарядов.
При увеличении прямого смещения динамическое равновесие смещается в сторону увеличения зарядов. Накопленные в базах заряды создают электрическое поле, направленное противоположно контактному полю закрытого коллекторного перехода П2. Поэтому при некотором прямом смещенииUАКпереход П2 откроется. Данное напряжение называется напряжением включения динистора UВКЛ.
При этом все три перехода динистора оказываются открытыми, анодный ток динистора IА резко возрастает и напряженияUАК на динисторе падает – динистор открывается.
В открытом состоянии ток через динистор ограничивается только малыми омическими сопротивлениями p-n-p-n областей.
При обратных смещениях на динисторе эмиттерные переходы закрыты, а коллекторный – открыт. Инжекция носителей отсутствует. Ток через динистор не протекает - динистор закрыт.
Таким образом, при увеличении прямого смещения выше некоторого напряжения Uвкл. динистор переходит из закрытого состояния в открытое.