Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Konspekt_lektsy_Elektrotekhnika_i_elektronika.doc
Скачиваний:
473
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
7.77 Mб
Скачать

10.5. Тиристоры.

Тиристор— полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три (или более) выпрямляющих перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Различают диодные (неуправляемые) и триодные (управляемые) тиристоры. Диодный тиристор называютдинистором, а триодный —тринистором.

Рис. 10.14. Схема включения динистора

Динистор, условное обозначение которого приведено на рис. 10.0,14, представляет собой двухполюсную четырехслойную р-n-р-n-структуру. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешнейn-областью, называется катодом, а с внешней р-областью — анодом. С учетом знаков приложенного к структуре внешнего напряжения переходы 1 и 3 смещены в прямом направлении, а все напряжение падает на переходе 2, который работает в режиме коллектора. Рассматриваемую структуру динистора можно представить состоящей из двух транзисторов р1-n1-р2 иn2-р2-n1, у которых областиn1 и р2 условно разделены (рис. 10.14). Переход 1 представляет собой эмиттерный переход первого транзистора, через который дырки инжектируют из р1-области в областьn1, выполняющую роль базы для этого транзистора. Пройдя базу и коллекторный переход 2, инжектированные дырки появляются в коллекторе p2 первого транзистора, который в то же время служит базой второго транзистора. Этот ток определяется выражением

где IpК0— обратный дырочный ток коллекторного перехода; α1— коэффициент передачи тока эмиттера первого транзистора.

Появление дырок в базе р2 второго транзистора (n2-p2-n1) приводит к образованию нескомпенсированного объемного заряда. Этот заряд, понижая высоту потенциального барьера эмиттерного перехода 3 второго транзистора, вызывает встречную инжекцию электронов из эмиттерной области n2 второго транзистора в область р2, являющуюся базой для второго транзистора и коллектором для первого. Инжектированные электроны проходят через коллекторный переход 2 и попадают в коллекторn1 второго транзистора, служащий одновременно базой первого транзистора (р1-n1-р2). Величина электронного тока равна

где InК0—обратный электронный ток коллекторного перехода; α2 — коэффициент передачи тока эмиттера второго транзистора.

Учитывая, что дырки и электроны движутся навстречу друг-другу, суммарный ток рассматриваемой структуры равен

где IКБ0— суммарный обратный ток двух р-n-переходов динистора,α— суммарный коэффициент передачи тока.

Решая полученное выражение относительно Iнполучают

(10.9)

Как видно из (10.9), при

Данное условие является условием переключения динистора. Физически это означает, что при α=1 инжекция электронов в областьn1 приводит к появлению нескомпенсированного объемного заряда, который, понижая высоту потенциального барьера перехода 1, вызывает встречную вторичную инжекцию дырок из области р1 в областьn1. Далее процесс повторяется, и ток в контуре эквивалентных транзисторов лавинообразно возрастает. При изменении полярности напряжения, приложенного к рассматриваемой структуре, на обратную переходы 1 и 3 окажутся смещенными в обратном направлении. Если эти переходы достаточно высоковольтные, то вольт-амперная характеристика динистора имеет вид обратной ветви ВАХ диода.

Рис. 10.15. Вольт-амперные характеристики динистора и вагрузочвого резистора (I— открытое состояние,II— область отрицательногосопротивления,III— закрытое состояние,IV— область высокого сопротивления,V— область пробоя)

Описанные процессы определяют ВАХ динистора, показанную на рис. 10.15, на прямой ветви которой можно выделить две устойчивые зоны: область IIIс малыми значениями токаIнпри больших значениях напряженияUα, и область отпиранияIс большими токамиIн, при малых напряженияхUα. Точки А и В соответствуют выполнению условияα=1 и называются соответственно точками включения и удержания динистора, а соответствующие им токи называются током включения (Iвкл) и током удержания (Iуд). Между точками А и В лежит зонаII, в которой динистор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для схемы, представленной на рис. 10.14, имеем

Решением этого уравнения будет точка пересечения линии нагрузки Rни ВАХ динистора (рабочая точка). Если напряжениеUαна динисторе (рис. 10.15) достигает значения напряжения включенияUвкл, рабочая точка скачкообразно переходит из состояния А в А'. При уменьшении напряжения рабочая точка из В скачкообразно переходит в В'.

Обратная ветвь ВАХ динистора может быть разделена на две области: IV(область обратного смещения) иV(область пробоя структуры).

Таким образом, управление током Iндинистора возможно только за счет изменения величины и направления напряжения внешнего источника, приложенного между анодом и катодом прибора.

Тринисторпредставляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру, в которой одна из базовых областей сделана управляющей (рис. 10.16). В зависимости от того, база какого условного транзистора сделана управляющей, различают тринисторы с анодным и катодным управлением. Базовый вывод дает возможность управлять током близлежащего эмиттера. Для этого на управляющий электрод (УЭ) необходимо подать напряжение такой полярности, которая обеспечит отпирание соответствующего эмиттерного перехода. В этом случае процессы отпирания и запирания тиристора, т. е. управление его током Iн, осуществляют не за счет изменения приложенного между анодом и катодом напряжения внешнего источника (как у динистора), а за счет изменения напряжения на управляющем электроде, который является, как видно из рис. 10.16, входным электродом включенного в электрическую цепь тринистора. На рис. 10.17 приведены ВАХ тринистора, а на рис. 10.0, 15, 16 — его условные обозначения. Как видно из рис. 10.17, с возрастанием Uупр(а следовательно, Iупр) уменьшается напряжение включения тринистора и при достаточно большом значении Iупрвид прямой ветви ВАХ тринистора будет аналогичен виду прямой ветви ВАХ диода.

Рис. 10.16. Схема включения тринистора

Рис. 10.17. Вольт-амперные характеристики тринистора

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]