- •Общие сведения об электронных приборах
- •1.1. Классификация
- •1.2. Режимы, характеристики и параметры электронных приборов
- •1.3. Модели электронных приборов
- •Электрофизические свойства полупроводников
- •2.1. Концентрация носителей заряда в равновесном состоянии полупроводника
- •2.1.2. Метод расчета концентраций
- •2.1.3. Условие электрической нейтральности
- •2.1.4. Концентрация основных и неосновных носителей в примесных полупроводниках
- •2.1.5. Положение уровня Ферми в полупроводниках
- •2.1.6. Распределение носителей заряда по энергии
- •2.2. Неравновесное состояние полупроводника
- •2.2.1. Неравновесная и избыточная концентрации носителей заряда
- •2.2.2. Плотность тока в полупроводнике
- •2.2.3. Уравнение непрерывности
- •Глава 3 электрические переходы в полупроводниковых приборах
- •3.1. Электрические переходы
- •3.2. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии
- •3.3. Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии
- •3.4. Вольт-амперная характеристика идеализированного р-n-перехода
- •3.5. Вольт-амперная характеристика реального р-n-перехода
- •3.6. Параметры и модель р-n-перехода в динамическом режиме
- •3.7. Частотные свойства p-n-перехода
- •3.8. Импульсные свойства р-n-перехода
- •3.9. Контакт металл - полупроводник и гетеропереходы
- •Разновидности полупроводниковых диодов
- •4.1. Классификация
- •4.2. Выпрямительные диоды
- •4.3. Стабилитроны и стабисторы
- •4.4. Универсальные и импульсные диоды
- •4.5. Варикапы
- •4.6. Туннельные и обращенные диоды
- •Технологии производства полупроводниковых диодов
- •Биполярные транзисторы Принцип действия биполярного транзистора. Режимы работы Общие сведения
- •Физические процессы в бездрейфовом биполярном транзисторе
- •Эффект Эрли
- •5.2. Электрическая модель биполярного транзистора в статическом режиме (модель Эберса - Молла)
- •5.3. Статические характеристики биполярных транзисторов
- •5.3.2. Схема с общим эмиттером
- •5.3.3. Влияние температуры на статические характеристики бт
- •5.4. Дифференциальные параметры биполярного транзистора в статическом режиме
- •Квазистатический режим биполярного транзистора в усилительном каскаде Графоаналитическое рассмотрение при большом сигнале
- •Биполярный транзистор в квазистатическом режиме как линейный четырехполюсник
- •5.6. Нелинейная и линейная динамические модели биполярного транзистора
- •5.6.1. Нелинейная динамическая модель биполярного транзистора
- •5.6.2. Линейная (малосигнальная) модель биполярного транзистора
- •Тиристоры
- •6.1. Транзисторная модель диодного тиристора (динистора)
- •6.2. Вольт-амперная характеристика динистора
- •6.3. Тринистор
- •6.4. Симметричные тиристоры (симисторы)
6.3. Тринистор
Практическое включение диодного тиристора в открытое состояние может быть реализовано при кратковременном превышении напряжения включения или подаче импульса напряжения с крутым фронтом. Это является недостатком диодного тиристора. На практике наиболее широкое применение нашел способ включения путем введения в одну из базовых областей основных носителей через дополнительный электрод, называемый управляющим. Такой прибор с управляющим выводом получил название триодного тиристора или тринистора (рис. 6.6,а). Управляющий вывод сделан от одной из баз транзисторов или , что дает возможность управлять прямым током одного из эмиттеров. Использование той или иной базы приводит лишь к изменению полярности управляющего напряжения, которое должно обеспечивать отпирание соответствующего эмиттерного перехода.
Предположим, что на управляющий электрод, связанный с-базой тиристора (см. рис. 6.6,а), подано положительное напряжение. Тогда прилегающий к этой базе эмиттерный переход включен в прямом направлении, в цепи управляющего электрода идет дополнительный инжекционный ток Iу. Дополнительный ток инжекции через эмиттерный переход вызывает возрастаниетранзистора и облегчает выполнение условия (6.14), при котором тиристор переходит в открытое состояние. С ростом тока управления анодное напряжение, необходимое для переключения тиристора в открытое состояние, уменьшается. Вольт-амперная характеристика тринистора при изменении управляющего тока показана на рис. 6.6,б. Для перевода тиристора из устойчивого открытого состояния в устойчивое закрытое состояние необходимо уменьшить напряжение на аноде или подать на управляющий электрод импульс обратной полярности.
6.4. Симметричные тиристоры (симисторы)
Вольт-амперная характеристика этих тиристоров практически симметрична при изменении полярности напряжения на приборе. Симистор может проводить большой ток в обоих направлениях (двунаправленный прибор). Симметричный диодный тиристор называют диаком, а симметричный триодный тиристор – триаком. Структура симистора-диака показана на рис. 6.7. Верхняя -область и нижняя-область являются укороченными и имеют общие металлические контакты (электродыЭ и Э) с соседними областями p и p соответственно. Когда на электроде Э1 положительное напряжение, а на электроде Э отрицательное, распределение напряжений будет такое, что переходы имеют включения: – p обратное, p2 –прямое,–p обратное, p1 –прямое. Так как переход–p имеет обратное включение, то ток через него пренебрежимо мал по сравнению с прямым током перехода p –и шунтирующим влиянием перехода–p можно пренебречь. В этом случае изображенная на рис. 6.7 структура эквивалентна динистору p––p– с током I, как на рис. 6.1 с ВАХ, изображенной на рис. 6.3. Здесь анодом является область p, а катодом – область . При изменении полярности напряжения (на рис. 6.7 полярность указана в скобках) включения переходов следующие: –p прямое, p –обратное,–p прямее, p –обратное. В этом случае можно не учитывать шунтирующее влияние переходаp –. Теперь динистор имеет структуру –p ––p.
Область p становится анодом, а – катодом. Направление тока в цепи станет противоположным, но ВАХ остается практически прежней. Полная ВАХ показана на рис. 6.7,6 приIу = 0.
На основе пятислойной структуры п-р-п-р-п можно получить и управляемые симметричные тиристоры (триаки). Так, если управляющий электрод присоединить к базовой области , то прямой ветвью ВАХ можно управлять, подавая отрицательное напряжение относительно нижнего электрода. Включение прибора в обратном направлении осуществляется за счет подачи отрицательного относительно верхнего электрода напряжения на управляющий электрод. Приборы с таким управлением не получили большого распространения, так как требуют две цепи управления: одну для прямого направления, а другую – для обратного. Кроме того, существует ряд технологических трудностей присоединения управляющих электродов в условиях серийного производства. Разработаны способы управления переключением структур р-п-р-п-р с помощью одного управляющего электрода, которые позволили избавиться от указанных недостатков.
Семейство ВАХ триака при различных знаках и величине управляющих токов показано на рис. 6.7. При Iу=0 получается ВАХ диака. С ростом тока управления происходит уменьшение напряжения переключения.