Тринисторы

Впервые тринисторы были изготовлены в 1955 г. и представляли собой структуру, состоящую из четырех слоев. На рис. 8.17 показана структура тринистора, а на рис. 8.18 - вольтамперная характеристика при разных токах управления. ВАХ тринистора не линейна и имеет область отрица­тельного сопротивления, чем обусловлена возможность отпирания и запирания компонента.

Коэффициенты усиления тринисторов по мощности очень велики и могут достигать 10⁷, причем на них не влияет величина силы тока через аноды и катоды данных компонентов.

Рис. 8.17. Структура тринистора Рис.8.18. ВАРХ тринистора

Рис. 8.19. Условные графические обозначения (УГО) тринистора с управлением по катоду и по аноду

Тринисторы можно включать при напряжениях меньше напряжения включения динистора, для чего достаточно на одну из баз подать дополнительное напряжение таким обра­зом, чтобы создаваемое им поле совпадало по направлению с полем анода на коллекторном переходе. Можно подать ток управления на вторую базу, но для этого на управляющий электрод необходимо подавать напряжение отрицательной полярности относительно анода, в связи с чем различают тринисторы с управлением по катоду и аноду. Чтобы за­крыть тринистор, необходимо его обесточить либо подать между анодом и катодом напряжение обратной полярности. Область, занимаемая управляющим электродом в кристал­ле рассмотренного тринистора, занимает лишь несколько процентов от общей площади структуры. Чтобы тринистор отпереть, небольшой площади управляющего электрода достаточно, но ее не хватает, чтобы запереть тринистор. Та­ким образом, делаем вывод, что не запираемый тринистор является частично управляемым компонентом.

В США с 1960 г. началось освоение запи­раемых тринисторов. Управляющий электрод запираемого тринистора распределен по всей полу­проводниковой структуре равномерно. Таким образом, ток выключения распределяется по всей пло­щади кристалла. Подавая напряжение определенной полярности на управляющий электрод запираемого тринистора, можно его отпирать или запирать, т. е. за­пираемый тринистор является полностью управляемым компонентом. Область катода запираемого тринистора, как и область управляющего электрода, состоит из идентичных ячеек.

К основным параметрам тринисторов относят пара­метры динисторов, а также:

1. постоянное напряжение отпирания управляющего электрода;

2. импульсное напряжение отпирания управляющего электрода;

3. постоянный ток отпирания управляющего электрода;

4. импульсный ток отпирания управляющего элект­рода;

5. импульсный ток запирания управляющего элект­рода;

6. максимальная мощность рассеяния на управляю­щем электроде.

Симисторы

На рис. 8.20 изображена структура симметричного тринистора.

Рис.8.20. Структура симистора и УГО симистора с управлением по катоду и по аноду

Подадим положительное напряжение на области p₁ и n₁, а отрицательное на области р₂ и n₃. Переход П₁ закрыт и область n₁ выключается из работы, переходы П₂ и П₄ открыты и выполняют функцию эмиттерных переходов, переход П₃ закрыт и играет роль коллекторного перехода.

Таким образом, структура симистора будет пред­ставлять собой чередующиеся области р₁, n₂, р₂ и n₃, где область p₁ будет выполнять функцию анода, а n₃ функцию катода при прямом включении. Подадим на­пряжение плюсом на области р₂ и n₃, а минусом на р₁ и n₁. Переход П₄ закроется и выключит из работы область n3, П₁ и П₂ откроются и будут выполнять функции эмиттерных переходов, П₂ закроется и будет служить коллекторным переходом.

Структура симистора будет иметь вид р₂ - n₂, р₁- n₁, где область р₂ будет являться анодом, а n₁ - катодом. В результате получаем структуру, работающую в прямом включении, но при обратном напряжении. Симметричная ВАХ будет иметь вид, изображенный на рис. 8.21.

Рис. 8.21. Вольтамперная характеристика симистора

Для обеспечения функционирования индуктивных нагрузок, таких как системы управления скоростью вращения электромоторов в стиральных машинах, пы­лесосах, вентиляторах и другой бытовой технике, были разработаны симметричные специальные тринисторы, называемые также, трехквадрантными триаками. Это двунаправленные трехэлектродные кремниевые тиристоры с симметричной вольтампернои характеристикой, оптимизированные для управления индуктивными нагрузками без применения систем за­щиты от пробоя напряжением электродвижущей силы самоиндукции.

К основным параметрам симисторов относят те же параметры, что и для динисторов и тринисторов.