Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Кроме того, из условия (5.9) можно сделать вывод о целесообразности осуществления управляющего вывода от тонкой базы триодного тиристора, так как управлять коэффициентом передачи тока эмиттера транзисторной структуры с тонкой базой значительно легче, чем с толстой базой. В открытом состоянии через тирнстор проходит большой анодный ток, поэтому управляющий ток практически не оказывает влияния на участок ВАХ, соответствующий открытому состоянию трнодного тиристора. Управляющий электрод может быть сделан не только с омическим переходом между электродом и базовой областью, но и с дополнительным р-и-переходом (рис.
5.5, б). При определенной полярности напряжения на управляющем электроде относительно катода дополнительный переход окажется смещенным в пря- 289 мом направлении, через него будет происходить иижекция не- основных носителей заряда (для прилегавшей базы) с последующим накоплением в другой базовой области. Такой процесс может привести к переключению триодного тиристора в открытое состояние. Тиристор, у которого управляющий электрод соединен с п-областью, ближайшей к катоду, и который переводится в открытое состояние при подаче на управляющий электрод отрицательного по отношению к катоду сигнала, называют тиристором с инжектируюшим управляющим электродом п-типа.
Триодный тиристор, структура которого представлена на рис. 5.5, б, можно рассматривать также как два диодиых тиристора, имеющих общие анод, одну эмиттерную и обе базовые области. Структура основного тиристора выполнена с зашуитированным эмнттерным переходом. Поэтому напряжение включения основного тиристора больше, чем управляющего. При подаче отрицательного потенциала иа управляющий электрод, т.
е. на катод управляющего тиристора, можно переключить его из закрытого состояния в открытое. А так как обе структуры имеют общие области, то при переключении управляющего тири. стора основной тирнстор также окажется в открытом состоянии. Следствием активного шунтирования всех змиттерных переходов является также то, что оба коэффициента передачи тока эмиттера транзисторных структур„составляющих тиристор, оказываются малыми. Поэтому при прямом напряжении на тиристоре основным физическим процессом, приводящим к накоплению неравновесных носителей заряда в базовых областях и к переключению тиристора из закрытого состояния в открытое, будет ударная ионизация в коллекториом переходе.
При расчете н анализе характеристик и параметров таких тиристоров (да н а л а) !Т) д) й $.Л. ТИРИСТОРЫ, ПРОВОДВЩИЕ В ОВРАТНОМ НАПРАВЛВНИИ Тнрнстор, провохищнй в обратном направлении, — вто тнрнстор, который при отрннательном вводном нанрнмеини окахываетсн открытым в обратном направлении. В предыдуших параграфах этой главы были рассмотрены диодные и триодные тнрнсторы, не проводящие в обратном направлении. Обратные токи таких тиристоров были малы вплоть до пробивного напряжения. Тиристоры, проводящие в обратном направлении, могут быть днодными и триоднымн. Обшей особенностью их структуры является шунтирование всех эмиттерных переходов обьемиыми сопротивлениями прилегающих базовых областей (рис. 5.6, а, б). Для уменьшения шуитируюшего сопротивления высокоомиой базы (л-базы на рис.
5.6) ее поверхностный слой, прилегающий к эмиттериому переходу, дополнительно легируют соответствующей примесью. В результате такого шунтирования при обратном напряжении иа тиристоре (отрицательный потенциал на аноде) все эмиттерные переходы оказываются закороченными относительно малыми сопротивлениями, а коллекториый переход — смещенным в прямом направлении. Поэтому обратные токи через тиристоры, проводящие в обратном направлении, велики при малых обратных напряжениях (рис. 5.6, в). 290 Рнс.
5.0 Структуры аиолиого (а) и триолного (б) тиристоров, провоанщих в обратном направлении, с распределенным шунти. рованием вмнтгериых переходов н ВАХ тирисгора, проводящего в обратном направлении (в) многих других тиристоров, ие проводящих в обратном направлении) надо учитывать в основном изменение коэффициента лавинного размножения М с напряжением иа коллекторном переходе (см. (3.70)). Например, условие переключения диодного тиристора из закрытого состояния в открытое (5.5) можно раскрыть следующим образом: ом ! — (и,.!им,) где ао — суммарный дифференциальный коэффициент передачи така тиристориой структуры при малых напряжениях, т.
е. без учета лавинного размножения в коллекторном переходе. Отсюда напряжение включения диодного тиристора арг— Г ° ( (5.! О) Преобладание лавинного размножения носителей заряда в коллекторном переходе над другими физическими процессами, которые могут приводить к переключению тиристора из закрытого состояния в открытое, обусловливает ряд особенностей в свойствах, отмеченных в последних параграфах этой главы.
29! $5эк СИММЕТРИЧНЫЕ ТИРИСТОРЫ Симметричный лнолный тнрнстор (днак) — это днодный тнрнстор, способный перенлючаться нак в прямом, так н в обратном наиравленняк. симметричный триодный тнрнстор гтрнак) — это трнодиый тнрнстор, который прн подаче сигнала иа его унравляюшнй электрод аключаетсн как в прямом, так и в обратном направлениях. Структура симметричного диодного тиристора состоит из пяти областей с чередующимся типом электропроводности, которые образуют четыре р-и-перехода (рис. 5.7, а). Крайние переходы зашунтированы объемными сопротивлениями прилегающих областей с электропроводностью р-типа.
Если на такой тиристор подать напряжение положительным потенциалом иа область пг и отрицательным потенциалом на область пз, то р-и-переход 1 окажется смещенным в обратном ) г у Рис. 5.а. Структура симметричного тнристора, пе реключаемого из закрытого состояния в открытое током управляющего электрода любого направ- ления го тиристора получается одинаковой при разных полярностях приложенного напряжения (рис. 5.7, б), Симметричные трнодные тиристоры могут иметь структуру, способную переключаться из закрытого в открытое состояние либо при токе управляющего электрода определенного направления, либо при токе управляющего электрода любого направления (рис. 5.8). В последнем случае не только основные электроды должны а л обеспечить шунтирование прилегающих к зг ним крайних р-л-переходов, ио и управля- л ющий электрод должен иметь омический Р переход как с р-областью, так и с допол- л+ нительной:-областью.
При этих условиях подача различных по знаку потенциалов на управляющий электрод по отношению к расположенному вблизи основному электроду будет либо изменять потен. пиал р-области, либо обеспечивать инжекцию электронов из дополнительной п-области. 4 а) Рис. 5.2. Структура симметричного тирнстора (п) и его ВАХ (6) направлении н ток, проходящий через него, будет пренебре. жимо мал. Весь ток через тиристор при такой полярности приложенного напряжения будет проходить по шунтирующему сопротивлению области рь Четвертый р-и-переход будет смещен в прямом направлении„и через него будет происходить инжекция электронов. При выбранной полярности внешнего напряжения рабочая часть тиристора представляет собой структуру р-п-р-п, в которой могут происходить те же процессы, что и в обычном диодиом тиристоре, приводящие к переключению его из закрытого состояния в открытое и обратно.
Прн перемене полярности внешнего напряжения четвертый р-л-переход окажется смещенным в обратном направлении и, обладая поэтому большим сопротивлением, будет зашунтироваи относительно малым сопротивлением области рт. Следовательно, при такой полярности внешнего напряжения рабочая часть тиристора представляет собой структуру п-р-п-р, способную переключаться из закрытого состояния в открытое и обратно. Таким образом, симметричный диодиый тнрнстор можно представить в виде двух диодных тиристоров, включенных встречно н шунтирующих друг друга при разных полярностях приложенного напряжения.
Вольт-амперная характеристика тако- 292 $5.5. СПОСОЕЫ УПРАВЛЕНИЯ ТНРИСТОРАМИ Включение тнристороа Включение тирнстора путем медленного увеличения напряженна между основнымн электродамн до напряжения включения (г', Включение тиристора — это его переключение из закрытого состояния в открытое. Медленное увеличение напряжения между основными электродами тирнстора до напряжения включения предполагалось при рассмотрении физических причин н условий включения различных диодных тнристоров в предыдущих параграфах.
Таким способом можно, конечно, включить н триодный тиристор. Включение тирнстора с помощью тока управления. Как было показано в $5.3, увеличение тока через один из эмиттериых переходов из-за подачи соответствующего напряжения на управляющий электрод приводит к накоплению неравновесных носителей заряда в базовых областях тиристора и к включению его при напряжении между основными электродами, значительно меньшем, чем напряжение включения при разомкнутой цепи управляющего электрода.
Процесс накопления неравновесных носителей заряда в базовых областях происходит не мгновенно, поэтому для включения тирнстора необходимо, чтобы импульс управляющего тока имел определенную длительность и амплитуду. 293 Время включения по управляюи(ему электроду гирисгора — это интервал времени между моментом в начале отпирающего импульса управляющего электрода, соответствующим 0,1 его амплитуды, и моментом, когда основное напряжение падает до О,! значения разности напряжений в закрытом и открытом состояниях тирнстора или когда основной ток увеличится до 09 значения тока в открытом состоянии (рис. 5.9). Время включения по управляющему электроду тиристора можно представить в виде суммы времени задержки по управляющему электроду и времени нарастания для тиристора.
Время задержки по управляю- и(ему электроду гиристора („ „— у это интервал времени между мойя ментом в начале отпирающего импульса управляющего электрода, соответствующим О,! его амплитуды, и моментом, когда оса) () новиое напряжение падает до 0,9 1 значения разности напряжений в у закрытом и открытом состояниях тиристора или когда основнои ток увеличивается до О,! его значения в открытом состоянии. Время нарастания для тиристора )„э — это интервал времени, в течение которого основной ток увеличивается от О,! до 0,9 значения тока в открытом состоянии или основное напряжение падает от 0,9 до О,! значения разности напряжений в 5,Эд 2ажв )4У) вгкр Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
