3.1.3. Механизм включения тиристора

В данном случае рассмотрен процесс включения тиристора с помощью управляющего тока (рис. 3.4). Управляющий ток I_У одновременно является базовым током I_б2 n-р-n транзистора VТ2. Этот базовый ток вызывает инжекцию носителей заряда (электроны) через эмиттерный переход П_З и коллекторный ток этого транзистора I_К2 = _nI_Э2 = _nI_y.

Рис.3.4. Транзисторная модель тиристора

Ток I_К2 является одновременно базовым током I_б1 для p-n-p транзистора VT1. Этот ток обуславливает инжекцию носителей заряда (дырок) через эмиттерный переход П₁, в результате чего коллекторный ток равен I_К1 в сумме с током I_У образуют ток

.

Таким образом ток I_К1 увеличивает ток управления, а следовательно, является током внутренней положительной обратной связи (ПОС). В результате действия ПОС сигнал управления можно уменьшить до 0, при этом коллекторный переход П₂ будет смещен в прямом направлении. Таким образом, все три перехода будут иметь прямое смещение, и от анода к катоду через тиристор может протекать большой ток при малом падении напряжения на нем. Итак, одна из основных особенностей тиристора как ключа по сравнению с транзистором заключается в наличии внутренней ПОС. При этом включение тиристора обеспечивается в основном сигналом обратной связи, амплитуда которого сразу после запуска превосходит амплитуду управляющего импульса. По сути дела управляющий сигнал I_у служит лишь для возбуждения ключа.

Рис. 3.5. Схема включения тиристора(а), ВАХ и линия нагрузки тиристора(б)

Если тиристор включить в цепь (рис.3.5,а), и повышать напряжение Е_а с нуля, не подавая сигнал на управляющий электрод (I_У=0), то некоторое время основной ток в цепи практически будет отсутствовать (точка 1 на ВАХ рис. 3.5,б), поскольку в закрытом состоянии сопротивление тиристора очень велико.

С ростом напряжения Е в точке 2 ВАХ инжектированные эмитттерными переходами П₁ – дырки и П₃ –электроны накапливаются в в n₂ и р₃ – базах тиристора. Это приводит к снижению напряжения на П₂. В результате с увеличением Е_а до некоторого значения начинает действовать внутренняя ПОС. Напряжение между анодом и катодом тиристора уменьшается и тиристор открывается. Точка 2 – это точка перехода от области закрытого состояния в область отрицательного дифференциального сопротивления и называется точкой переключения тиристора. За счет ПОС переход в точку 3 происходит практически мгновенно и тиристор переходит в открытое состояние.

Если же с ростом питающего напряжения подавать ток управления I_У, то момент включения тиристора будет происходить уже при меньшем напряжении включения U_ВКЛ.

3.1.4. Устройство и вах симистора

Структура симистора состоит из пяти слоев с чередующейся проводимостью (рис. 3.6,а). Электроды анода и катода перекрывают два смежных слоя.

Рис. 3.6. Структура(а), и ВАХ симистора(б)

При подаче внешнего напряжения (“плюсом” на анод и “минусом” на катод) ток будет протекать от анода к катоду по структуре р₂-n₃-p₄-n₅. При смене полярности напряжения ток будет протекать от катода к аноду по структуре p₄-n₃-p₂-n₁.

Ветви ВАХ располагаются в первом и третьем квадрантах (см.рис.3.6,б).