Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 61
Текст из файла (страница 61)
5.9. Временные заанснмостн тока управляющего электрода (а), основного напряженая на тнрнсторе (б) н основного тока через тнрнстор (в), ха ракхернзующне пронесс его включения закрытом и открытом состояниях гиристора (рис. 5.9). У.))впр Несмотря на условность опрей) деления всех перечисленных параметров переходного процесса включения тиристора, можно считать, что время задержки по управляющему электроду тиристора определяется временем перезаряда барьерной емкости эмиттерного перехода, а также временем прохождения иижектироваииых носителей заряда через базовую область и коллекториый переход.
Время нарастания для тиристора определяется инерционностью процесса накопления неравновесных носителей заряда в базовых областях и инерционностью перезаряда барьерной емкости коллекториого перехода. Интервал времени, определяемый временем нарастания для тиристора, изменением основного тока, проходящего через тиристор, и напряжения между основнымн электродами, соответ- 294 ~Ел з 295 ствует переходному участку ВАХ. Для него сумма дифференциальных коэффициентов передачи тока эмнттера транзисторных структур, составляющих тиристор, должна быть равна единице.
Обычно тиристор включен в цепь, имеющую сопротивление, меньшее абсолютного значения отрицательного дифференциального сопротивления тиристора на переходном участке его ВАХ. Поэтому в период времени нарастания при тех же напряжениях токи, проходящие через тиристор в реальной схеме, превышают значения токов переходного участка ВАХ тиристора. При этом суммарный дифференциальный коэффициент передачи тока тиристорной структуры превышает единицу, что соответствует активному этапу включения тиристора. Если в это время отключить управляющий электрод, то тиристор «самостоятельно» перейдет в с, г„ез открытое состояние. Значит, длительность импульса тока управляю- Г(г)(!)) г(гч, щего электрода, необходимая для включения тиристора, должна быть и р и )э больше времени задержки. Завершением процесса включе- l ния тиристора считают момент из- г менеиия полярности напряжения на у йглв коллекторном переходе.
Необходимо отметить, что во время переходных процессов через тиристор проходят большие токи при больших напряжениях на нем, что приводит к большим значениям вп/ае выделяющейся в тиристоре так называемой мощности коммутацион- Рнс. б.!О. Завнснмостн напряже- ных потерь Средняя мощность " ости вели ения по аваемого мутационных потерь может привести на него напряжения с учетом К НсдаиуетнМОМу ПЕРЕГРЕВУ тнрнетО- только барьерной емкостн копра при большой частоте пере- лекторного перехода (крнвая )) н только барьерных емкостей змнттерных переходов (крнВключение тиристора путем бы- вая 2) строго увеличения напряжения между основными электродами.
При быстром нарастании основного напряжения на тиристоре через него будет проходить емкостный ток, обусловленный наличием барьерных емкостей коллекторного и эмнттерных переходов. Рассмотрим сначала влияние барьерной емкости коллекторного перехода. Емкостиый ток через коллекторный переход (с= = С.(ди/дг). Чем больше скорость изменения основного напряжения на тиристоре, тем больше значение емкостного тока через коллекторный переход.
Этот ток, проходя через эмиттерные переходы, вызывает увеличение коэффициентов передачи токов эмиттера транзисторных структур, что приводит к включению тирнстора при основном напряжении, меньшем напряжения включения на постоянном токе (ув о (рнс. 5.10). Барьерные емкости эмиттерных переходов являются причиной появления емкостных токов через эти переходы при быстром изменении основного напряжения на тиристоре. Емкостные токи не связаны с ннжекцией носителей заряда, поэтому с увеличением скорости изменения основного напряжения включение тиристора должно происходить при напряжениях, больших (1. о (рис. 5.10), если учитывать только барьерные емкости эмиттерных переходов.
Практически барьерная емкость коллекторного перехода сказывается сильнее, так как она шунтирует большое активное сопротивление коллекторного перехода, смещенного в обратном направлении при закрытом состоянии тнристора. Барьерные емкости эмиттерных переходов сами оказываются зашунтированными малыми активными сопротивлениями эмнттерных переходов, смещенных прн закрытом состоянии тнристора в прямом направлении. Поэтому напряжение включения тиристора с увеличением скорости нарастания основного напряжения уменьшается.
Однако эффект включения тиристоров при большой скорости нарастания основного напряжения часто оказывается не положительным, а отрицательным свойством, так как может приводить к самопроизвольному включения тиристора, например при подключении источника питания. Эффективным способом ослабления этого эффекта является шунтирование эмнттерного перехода (см.
$5.2). Кроме рассмотренных трех основных способов включения тирнсторов можно еще отметить возможность включения тиристора путем освещения кристалла с тиристорной структурой. Но такой тнристор относится к оптоэлектронным полупроводниковым приборам н поэтому будет рассмотрен а гл. 10. Выключение тнрнстеров Выключение тиристора путем уменьшения тока в цепи основных электродов до значения, меньшего удерживающего тока, или путем разрыва цепи основных электродов. Тиристор будет выключен, т. е. переведен из открытого состояния в закрытое, только после рассасывания неравновесных носителей заряда а базовых областях.
Если до окончания процесса выключения вновь подать напряжение между основнымн электродами тнристора, то он окажется во включенном состоянии. Таким образом, для выключения тиристора необходимо некоторое время. При выключении тиристора путем разрыва цепи основных электродов рассасывание неравновесных носителей заряда происходит только в результате рекомбинации. Такой способ выключения применяется, когда время выключения тиристора не влияет на работу той нли иной схемы.
296 Выключение тиристорв путем изменения полярности анодного напряжения. Для ускорения процесса рассасывания неравновесных носителей заряда, накопленных в базовых областях при прохождении прямого тока через открытый тнристор, необходимо понизить потенциальный барьер коллекторного перехода.
Однако коллекторный переход при открытом состоянии тиристора уже был смещен в прямом направлении нз-за накопленных неравновесных носителей заряда в базовых областях и, следовательно, имел малое сопротивление. Поэтому на долю коллекторного перехода при переключении тирнстора на обратное напряжение приходится очень малая часть всего внешнего напряжения.
Из-за малого сопротивления тиристора, находящегося еще в открытом б) а) Ряс. б.)!. Зависимость тока упранлгния, необходимого длн выключения (для аапнрання) тиристора, от основного тока (а) н структура триодного тиристора с направлениями токов при его выключении (б) состоянии, обратный ток на первом этапе процесса выключения ограничен сопротивлением внешней цепи.
Существенное уменьшение времени выключения даже при небольших обратных напряжениях удается получить для тирнсторов, проводящих в обратном направлении. У этих тиристоров оба эмиттерные перехода зашунтированы объемными сопротивлениями прилегающих базовых областей (см. $5А). Поэтому даже небольшое обратное напряжение способствует быстрому рассасыванню накопленных в базовых областях неравновесных носителей заряда. Выключение тнрнсторв с помощью тока управляющего электрода.
Для выключения тирнстора необходимо отвести не- равновесные основные носители заряда из базы, у которой имеется управляющий электрод. В то же время основной ток, проходящий через еще открытый тнрнстор, непрерывно восполняет количество неравновесных носителей заряда в базовых областях. Таким образом, значение тока управления, необходимого для выключения тиристора, зависит от основного тока через тирнстор (рис. 5.11, а).
Некоторые тирнсторы с большой площадью р-л-переходов невозможно выключить с помощью тока управляющего электрода прн больших токах между основными электродами. Объясняется это тем, что при движении носителей заряда к управляющему 297 электроду (дырок в тнрнсторе, структура которого показана на рис. 5.11, б) база тиристора под эмиттерным переходом становится неэквипотенциальной н дальние от управляющего электрода части эмиттерного перехода остаются смещенными в прямом направлении. Иижекция электронов из этих частей эмиттерного перехода поддерживает соответствующую часть тиристорной структуры в открытом состоянии. Стремление же еше больше увеличить ток управляющего электрода путем увеличения напряжения на этом электроде может привести к лавинному пробою эмнттерного перехода (в нижней его части по рис.
5.11), так как этот переход имеет обычно малое пробивное напряжение из-за большой концентрации примесей с обеих сторон перехода. 'Таким образом, существуют тирнсторы, запираемые и не- запираемые по управляющему электроду. Запираемый тири- стор — это тиристор, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот при подаче на управляющий электрод сигналов соответствующей полярности. Но и для запираемого тиристора существуег максимально допустимый постоянный запираемый гок 1» а» наибольшее значение основ ного тока, до которого допускается запирание тиристора по управляющему электроду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
