Тиристор ((ЭЛ) Подборка материалов), страница 2

По мере роста прямого напряжения на p-n переходе диффузионная компонента тока J_pD начинает превалировать над рекомбинационной. В терминах эффективности эмиттера γ это эквивалентно возрастанию эффективности эмиттера, а следовательно, и увеличению коэффициента передачи α = γ·κ. На рисунке 7.6 показана зонная диаграмма эмиттерного перехода, которая иллюстрирует конкуренцию двух токов - рекомбинационного и диффузионного в токе эмиттера, а на рисунке 7.8 - типичная зависимость коэффициента передачи α от тока эмиттера I_э при наличии рекомбинационных центров в ОПЗ p-n перехода.

Рис. 7.8. Типичная зависимость коэффициента передачи α от тока эмиттера I_э при наличии сильной рекомбинации в ОПЗ p-n переходов

Тринистор

Как уже говорилось, чтобы перевести тиристор в открытое состояние, необходимо накопить избыточный отрицательный заряд в базе n₁ и положительный в базе р₂. Это осуществляется путем увеличения уровня инжекции через эмиттерные переходы П₁ и П₃ при увеличении напряжения на тиристоре до U_перекл. Накоплением объемных зарядов в базах Б₁ и Б₂ можно управлять, если у одной из баз имеется контакт, который называется управляющим электродом (см. рис. 7.1б).

На управляющий электрод базы подается напряжение такой полярности, чтобы прилегающий к этой базе эмиттерный переход был включен в прямом направлении. Это приводит к росту тока через эмиттерный переход и снижению U_перекл. На рисунке 7.9 приведено семейство ВАХ тиристора при различных значениях управляющего тока.

При достаточно больших значениях тока I_упр ВАХ тиристора вырождается в прямую ветвь ВАХ диода. Критическое значение тока I_упр, при котором на ВАХ тиристора исчезает участок с отрицательным диффиренциальным сопротивлением и тринистор включается, минуя запертое состояние, называется током спрямления.

Таким образом, наличие I_упр принципиально не меняет существа процессов, определяющих вид ВАХ тиристора, но меняет значения параметров: напряжение переключения и ток переключения.

Рис. 7.9. ВАХ тринистора при различных значениях управляющего тока базы I_упр

На рисунке 7.10 приведены параметры, характеризующие различного сорта тиристоры в зависимости от выбора рабочей точки. Наиболее важные параметры - это время включения и выключения тиристора и управляющий ток.

Рис. 7.10. Примеры характеристик кремниевых тринисторов КУ104

Феноменологическое описание ВАХ тринистора

Аналогично как для динистора, запишем систему уравнений для тока тиристора через эмиттерный и коллекторный p-n переходы, с учетом управляющего тока I_у через вторую базу

   (7.7)

Сумма всех токов, протекающих через переход П₃, будет равна:

На рисунке 7.11 приведена схема тринистора, используемая для расчета вольт-амперных характеристик в закрытом состоянии.

Рис. 7.11. Схема включения тринистора для расчета ВАХ

Сохраняя обозначение тока тиристора, как и ранее, через знак I = I_э, запишем:

   (7.9)

При наличии лавинного умножения М в коллекторе П₃ ток через коллекторный переход будет равен:

   (7.10)

Отсюда ВАХ тиристора на закрытом участке равна:

   (7.11)

Уравнение (7.11) описывает ВАХ тиристора в закрытом состоянии, поскольку коэффициенты М, α₁ и α₂ зависят от напряжения V_G.

Аналогично динистору, в открытом состоянии тиристор находится до тех пор, пока за счет проходящего тока поддерживаются избыточные заряды в базах, необходимые для понижения высоты потенциального барьера коллекторного перехода до величины, соответствующей прямому его включению.

Если же ток уменьшить до критического значения I_у, то в результате рекомбинации и рассасывания избыточные заряды в базах уменьшатся, р-n переход коллектора окажется включенным в обратном направлении, произойдет перераспределение падений напряжений на р-n переходах, уменьшатся инжекции из эмиттеров и тиристор перейдет в закрытое состояние.