Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 32
Текст из файла (страница 32)
В этом случае через переход П 3 может протекать лишь незначительная часть тока смещения перехода П 2и его влияние на коэффициент а2 п 2 -р2 -п 1 -транзистора ослабляется. В тиристорах с шунтированным переходом П 3 устойчивость к эффектудо 10 4 В/мкс).dU /dt увеличивается в 100 раз и более (с 20Раздел ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ1721.,Рассмотрим теперь процесс выключения тиристора, находя-1щегося в проводящем состоянии.
Выключение тиристора можноосуществить путем подачи запирающего импульса напряженияИлк на анод (см.рис.5.4,б),разрывом цепи управляющегоэлектрода или же подачей на него обратного смещения. Наиболеебыстрое выключение достигается при одновременном изменениинаправления анодного и базового токов.
Рассмотрим случай, когда меняется направление только анодного тока. Выключение тиристора осуществляется путем изменения полярности анодногонапряжения. Переходы П 1 и П 3 из прямосмещенных при перемене полярности анодного напряжения становятся обратносмещенными. После изменения полярности анодного напряжения значение токагаяJ 06Pв течение временипадениемнапряжениянаt 0 - t1(см. рис.включенномвыразить следующим образом: I обр=5.4,б), пренебретиристоре,И А обр/ R (И А обр -да импульса обратного анодного напряжения;R-можноамплитусопротивление цепи при омической нагрузке).В течение некоторого времени, называемого временем задержки tзд1' обратный токJ 06 P не изменяется. Это обусловлено тем,что в р 2 -базе во время пребывания тиристора во включенном состоянии накоплен большой заряд избыточных носителей, который и определяет ток, текущий через прибор.
3а время tздl происходит рассасывание накопленного заряда, величина которогопропорциональна прямому току, причем градиент неравновесных носителей у переходов П 1 и П 3 все это время не меняется,хотя число избыточных носителей в р 2 - и п 1 -базах уменьшаетсяпод воздействием положительного потенциала, приложенногок катоду (явления аналогичны процессам в транзисторном ключе, см. п.4. 7).В конце интервала tздl избыточные (неравновесные) электроны в основном выведены из р 2 -базы. У перехода П 3в течение времени t 2 -t1 =tcпl формируется область объемногозаряда, расширяющаяся под действием обратного смещения,что вызывает увеличение сопротивления перехода П 3 и уменьшение токаIобр· В п 1 -базе, по мере того как отрицательный анодзахватывает дырки, их количество пополняется за счет инжекции через переход П 2 и р 2 -базу. Эти процессы происходят в ин-тервале t 3 д 2 • В соответствии с распределением примеси, приведенным на рис.5.1,б, инжекция дырок из р 2 -базы преобладаетГлава5.Тиристоры173над инжекцией электронов из п 1 -базы.
Задержка t 3 д 2 определяется временем жизни неосновных носителей ('tp) и временем ихрассасывания в п 1 -базе. При этом градиент концентрации неосновных носителей в интервалеt2 - t3остается постоянным и ток! 06 Р 2 не изменяется. В течение фазы tсп 2 удаляются оставшиесянеосновные носители в основном из широкой п 1 -области и происходит восстановление закрытого состояния тиристора (П 1 иП 3 смещены в обратном направлении).Следовательно, на основании сказанного можно заключить,что процесс выключения начинается с восстановления запирающих свойств перехода П 3 • Полное время задержки (tздl+ t3д 2 ) зависит от эффективн9го времени жизни неравновесных носителей в р 2 - и п 1 -базах, от значений прямого и обратного токов,протекающих через тиристор перед моментом подачи запирающего импульса и сразу после подачи И Аобр· При t;::;;, t 4 ток черезтиристорристорtвыкл=(I06 P3 ) меньше тока удержания /Уд (см. рис.
5.1, в) и тизакрыт.tздlВремявыключенияпредставляетсясуммой+ tзд2 + tcпl + tсп2•5.4.Разновидности тиристоров.Параметры и модели тиристоровИмеется много разновидностей тиристоров. Коротко рассмотрим наиболее распространенные из них.Симисторы-это переключающие приборы, которые могутработать как при положительном, так и при отрицательном напряжении, т. е.переменногопри работе в цепяхтока онивключаютсявположительные и отрицательные полупериоды. На рис.5.6 изображена типичная структура симистора.
Принципработы такой структуры заключается вследующем. Предположим, что электрод Т 2 имеет отрицательный потенциалпо отношению к заземленному элеl\троду Т 1 , а на управляющий электрод УЭподан положительный импульс, вызывающий инжекцию электронов из п 1в р 1 • Эти инжектированные электроныперемещаются в область п 2 и понижа-Рис.5.6174Раздел1.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ-и+И-IРис.5.7ют ее потенциал, тем самым вызывая инжекцию дырок из р 1 вп 2 , которые за счет диффузии перемещаются к переходу П 3 и области р 2 • В результате этого процесса возникает боковое напряжение смещения в перекрытой области (ПО)-части вспомогательной области п3, перекрываемой основной областью п 1 (см.рис.5.6).В результате бокового поля, вызванного дырками, начинается дополнительная инжекция электронов из перекрытойчасти области п3.
Этот процесс развивается таким образом, чтопроводящая область (включенная область) распространяется вправо, вызывая инжекцию электронов из перекрытой части ПО области п 3 • Таким образом, эквивалентный тиристор, образованный стру:ктуройр 1 -п 2 -р 2 -п 3 с переходами П 1 , П 2 и П 3 , включается и то:к через прибор протекает в направлении от Т 1 к Т 2 •В другую половину периода переменного тока :контакт Т 2 положителен по отношению к Т 1 • Подача положительного импульса на управляющий электрод позволяет включить эквивалентный тиристор p 2-n 2 -p 1 -n 1 • В этом случае то:к течет в направлении от Т 2 :к Т 1 • Вольт-амперная характеристика симисторапредставлена на рис.5.
7.Имеется достаточно большое количество структурных модификаций симисторов. На рис.5.8представлена одна из них-семислойная структура с центральным расположением электродов, обладающая хорошими номинальными характеристиками.В мощной технике широко распространены тиристоры с обратной проводимостью, которые представляют собой многослойныеГлава5.
Тиристоры175УЭкольцевойРис.Рис.5.85.9приборы с тремя выводами. Тиристоры с обратной проводимостью отличаются от обычных приборов тем, что они имеют закороченные катод (см. п.5.2,рис.5.3,в) и анод, т. е. в них шунтированные участки находятся не только на катоде, но и на аноде(рис.5.9).Поэтому через эти приборыпри обратном смещениипротекают большие обратные токи даже при малых напряжениях. При прямом смещении ВАХ имеет тот же вид, что и дляобычных тиристоров.
Мощные кремниевые тиристоры с обратной проводимостью могут работать при температурах переходов150 ... 200 °С, в отличие от обычных тиристоров, работающих до125 °С. Больший температурный диапазон в тиристорах с обратной проводимостью позволяет пропускать через них большиетоки в открытом состоянии. Этот тип приборов обладает малымвременем восстановления, так как они по сравнению с обычными тиристорами допускают более высокий уровень легированиязолотом или платиной.Двухоперационный (выключаемый) тиристор представляет собойчетырехслойную структуру, которая включается подачей положительного напряжения на управляющий электрод, а ~ыключается подачей на этот электрод отрицательного импульса.(Обычный тиристор,анодноготоканижекак правило,токавыключается снижениемудержанияилизасчетвключенияанодного тока противоположного направления.) Эти тиристорышироко применяются в импульсных генераторах и высокоскоростных мощных устройствах, так как выдерживают большиенапряжения в закрытом состоянии.
:Конструкция их подобнаконструкции обычных тиристоров.Полевые тиристоры. Устройство прибора этого типа представлено на рис.5.10.Полевые тиристоры состоят из р+-v-п+-ди-_1_1в_______Р_а_з_д_ел_1._п_о_л_У_п_Р_о_в_о_д_н_и_к_о_в_ь_1Е_п_Р_и_Б_о_Р_ь_1_ _ _ _ _ _ _ ,1:~j\-- ---v(п-)v(п-)р+Рис.ода,р+А-5.10АРис.5.11выводами которого. являются анод и катод прибора,управляющего электрода; v(п-)-иэто область с незначительной концентрацией донорной примеси, обладающая проводимостью, близкой к собственной проводимости полупроводника(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
