4. Содержание отчета

4.1. Исследуемая схема.

4.2. Экспериментальные данные в виде таблиц.

4.3. Графики полученных характеристик.

4.4. Расчетные значения основных параметров исследованного транзистора.

4.3. Выводы по результатам исследования.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Какова структура и принцип работы ПТ с управляющим p-n-переходом?

5.2. Каким образом осуществляется регулирование тока I_C?

5.3. Как экспериментально определить основные параметры ПТ?

5.4. Укажите достоинства и недостатки ПТ по сравнению с БТ.

5.5. Каковы особенности работы ПТ в электронных устройствах?

Лабораторная работа № 5

«Исследование тиристора»

Цель работы: изучение принципа действия тиристора; снятие и анализ его вольтамперной характеристики; определение параметров тиристора.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Тиристоры  это полупроводниковые приборы, с тремя и более взаимодействующими p-n-переходами, обладающие двумя устойчивыми состояниями: открытым и закрытым. В открытом состоянии тиристоры хорошо проводят электрический ток, а в закрытом они представляют собой большое сопротивление, единицы и десятки мегаом. Основное назначение тиристоров  бесконтактная коммутация электрических цепей.

Тиристоры имеют структуру p₁n₁p₂n₂, которая образует три перехода: П₁; П₂; П₃ (рис. 5.1). Для включения тиристора в схему от областей сделаны выводы – электроды: анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ).

УЭ подключается к слою p₂ у тиристоров с управлением по катоду или к слою n₁ у тиристоров с управлением по аноду.

Принцип работы тиристора удобно рассмотреть в соответствии с его семейством ВАХ (рис. 5.2).

При обратном напряжении U_ОБР, когда к аноду подключен «», а к катоду «» (участок 0d), p-n-переходы П₁ и П₃ закрыты, а переход П₂ открыт. При этом тиристор закрыт и через него протекает малый обратный ток I_О, образованный неосновными носителями.

При I_У = 0 и прямом включении U_А  0, когда «» приложен к аноду, а «» к катоду и величина U_А  U_ВКЛ (участок 0a) переходы П₁ и П₃ открыты, а П₂  закрыт. При этом тиристор закрыт и через него протекает малый тепловой ток I_О (ток закрытого перехода П₂).

При I_У = 0 и U_А  U_ВКЛ наступает электрический, лавинный пробой перехода П₂ и тиристор лавинообразно открывается, т. е. переходит на участок высокой проводимости (участок bc). Однако для тиристора такой режим самопроизвольного открывания недопустим. Поэтому прямое напряжение ограничивается величиной U_A.MAX.ДОП  U_ВКЛ. В этом случае тиристор может открываться только с помощью тока управления I_У.

При подаче на управляющий электрод тока управления I_У1, I_У2 и т. д., величина U_А, при котором происходит пробой p-n-перехода П₂, уменьшается U_А1  U_А2, т. к. при этом увеличивается ток через переход П₂ за счёт электронов перешедших из области n₂. При определённом токе управления спрямления I_У.СПР тиристор открывается при любом положительном напряжении на аноде U_А, начиная с единиц вольт.

В открытом состоянии тиристор находится на участке bc, и через него протекает ток, который ограничивается в основном сопротивлением нагрузкиR:

При этом падение напряжения на открытом тиристоре U_ПР не превышает одного вольта.

В открытом состоянии тиристор может находиться неограниченно долго (пока существуют условия протекания анодного тока достаточной величины).

Для запирания тиристора необходимо снизить величину анодного тока до величины меньше тока удержания I_А.УД (точка b ВАХ). При этом число носителей, проходящих через переход П₂, снижается до критической величины и процесс ударной ионизации (т. е. режим электрического пробоя p-n-перехода) прекращается, переход П₂ закрывается и тиристор переходит в закрытое состояние (участок 0а).

Таким образом, тиристор представляет собой однонаправленный бесконтактный коммутатор тока.

Условие отпирания тиристора: U_А  0 и I_У  I_У.СПР.

Условие запирания: I_A < I_А.УД.