18. Процесс открытия и закрытия триодного тиристора.

Т риодный тиристор - п/п прибор,представляющий собой четырехслойную структуру, имеющую дополнительный третий вывод,называемый управляющим электродом,соединенный с внутренней областью р-типа. Управляющий электрод дает возможность включать тиристор при анодном напряжении, меньшем напряжения включения. Триодный тиристор называется также кремниевым управляемым выпрямителем или просто тиристором.

Принцип действия. В триодном тиристоре напряжением включения управляют, подавая дополнительное прямое смещение на один из открытых р-п-переходов. Наиболее распространены тиристоры с инжектирующим управляющим электродом р-типа или с управлением по катоду. Дополнительное положительное смещение подают у них на переход 3, ближайший к катоду; соответственно управляющим электродом служит вывод базы р₂. Это обусловлено тем, что коэффициент передачи тока в узкой базе р₂ близок к единице.

Тиристор,у кот. управляющий электрод соединен с n-областью, ближайший к аноду,и который переводится в открытое состояние при подаче на управляющий электрод отрицательного по отношению к аноду сигнала, называют тиристором с инжектирующим управляющим электродом n-типа, или управлением по аноду (см. табл. 7.1). Рассмотрим работу тиристора с управлением по катоду. Если ток управляющего электрода /_у = 0, характери­стика триодного тиристора совпадает с характеристикой аналогичного динистора.При подаче на управляющий электрод положительного напряжения снижается потенциальный барьер перехода возрастает инжекция электронов из эмиттера n₂ и растет коэффициент их передачи А ₂ в базе р₂. Приток этих дополнительных электронов через переход в базу n₁ снижает ее потенциал, вслед­ствие чего увеличиваются инжекция дырок переходом У и коэффициент передачи тока А1. Объемные заряды носителей в областях n₂ и р₂ компенсируют заряды ионов примеси перехода 2 при меньшем напряжении включения. В этом случае анодный ток:

По мере увеличения I_у равенство А1 + А₂ = 1 реализуется при меньшем анодном напряжении, а ток анода в момент включения тиристора возрастает. Это обусловлено тем, что с ростом I_у для компенсации зарядов ионов перехода 2 необходима меньшая составляющая тока, зависящая от анодного напряжения.

Таким образом, триодный тиристор представляет собой управляемый клю­чевой прибор. Изменяя ток I_у, можно управлять процессом перехода тиристо­ра из закрытого состояния в открытое. При достаточно большом значении тока управляющего электрода прямая ветвь вольт-амперной характеристики три­одного тиристора становится аналогич­ной прямой ветви вольт-амперной харак­теристики полупроводникового диода.

После отпирания тиристора управляю­щий электрод теряет свои управляющие свойства. Изменение тока I_у не влияет на анодный ток открытого тиристора, так как его области n1 и р₂ заполнены неос­новными носителями, обеспечивающими встречную инжекцию переходами 1 и 3. В этом принципиальное отличие незапираемого триодного тиристора от би­полярного транзистора, который выключается при снятии управляющего сигнала вследствие прекращения притока носителей в базу.

С пособы включения и выключения. Для включения тиристоров в цепях постоянного тока используют схемы с разделительным конденсатором или с им­пульсным трансформатором (рис. 7.3).

П ри включении тиристора через конден­сатор С (рис. 7.3, а) диод VD1 предотвращает появление отрицательного им­пульса на управляющем электроде при разряде конденсатора. Для ограничения тока до требуемого значения в цепь управляющего электрода включают резистор R_огр. Через резистор управляющий электрод связан с катодом прибора. Трансформатор Т (рис. 7.3, б) обеспечивает развязку входной цепи ти­ристора от генератора запускающих импульсов. Диод 1/Ш служит для подачи на управляющий электрод импульсов положительной полярности.

О ткрытый незапираемый тиристор можно запереть, уменьшив его ток до значения, меньшего тока удержания I_уд, подав обратное напряжение в анодную цепь или разомкнув ее. При работе тиристора в цепи переменного тока он запирается автоматически, когда его ток становится меньше I_уд.

При работе в цепи постоянного тока для выключения тиристора используют спе­циальные схемы принудительного запи­рания (коммутации) с накопителями энергии — конденсаторами и катушками индуктивности. Схемы коммутации под­разделяют на две группы [27]. В первой группе тиристор запирают током пред­варительно заряженного конденсатора с указанной на рис. 7.4, а полярностью. Во второй группе (рис. 7.4, б) обратное напряжение вводится в анодную цепь от заряженного конденсатора С через индуктивную катушку Ь. Функции клю­ча К, замыкающего цепь конденсатора, выполняет другой тиристор или тран­зистор.