И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 39

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 39)

8.2. Вольт-амперная характеристика диодного тиристора стороны, повышение обратного напряжения на этом переходе увеличивает его сопротивление, так как под влиянием обратного напряжения основные носители уходят в разные стороны от границы, т. е. переход П, все больше обедняется основными носителями. Но, с другой стороны, повышение прямых напряжений на эмиттерных переходах П, и П, усиливает инжекцию носителей, которые подходят к переходу П„обогащают его и уменьшают его сопротивление. До точки А перевес имеет первый процесс и сопротивление растет, но все медленнее и медленнее, так как постепенно усиливается второй процесс. Около точки А при некотором напряжении (десятки или сотни вольт), называемом напряжением включения (т,м, влияние обоих процессов уравновешивается, а затем даже ничтожно малое повышение подводимого напряжения создает перевес второго процесса и сопротивление перехода П, начинает уменьшаться.

Тогда возникает лавинообразный процесс быстрого отпирания тиристора. Этот процесс объясняется следуюшим образом. Ток резко, скачком, возрастает (участок АБ на характеристике), так как увеличение напряжения на П, и П, уменьшает сопротивлениеП, и напряжение на нем, за счет чего еще больше возрастают напряжения на П, и П„ а это, в свою очередь, приводит к еще большему возрастанию тока„уменьшению сопротивления П, и т. д, В результате такого процесса устанавливается режим, напоминаюший режим насышения транзистора: большой ток при малом напряжении (участок БВ). Ток в этом режиме, когда прибор открыт («отперт»), определяется главным образом сопротивлением нагрузки Я„включенной последователъно с прибором. За счет возникшего болъшого тока почти все напряжение источника питания падает на нагрузке Я,.

В открытом состоянии вследствие накопления болъших зарядов около' перехода П, напряжение на нем прямое, что, как известно, характерно для коллекторного перехода в режиме насыщения. Поэтому полное напряжение на тиристоре складывается из трех небольших прямых напряжений на переходах и четырех также небольших падений напряжений в и- и р-областях. Так как каждое иэ этих напряжений составляет доли вольта, то общее напряжение на открытом тиристоре обычно не превышает нескольких волът н, следовательно, тиристор в этом состоянии имеет малое сопротивление. Процесс скачкообразного переключения тиристора из закрытого состояния в открытое можно еще весьма просто объяснить математически. Из рассмотрения эквивалентной схемы на рис.

8.1 видно, что ток .тиристора г является током первого эмиттера й, или током второго эмиттера ьх. Иначе ток 1 можно рассматриваТь как сумму двух коллекторных токов 1га и ьх, равных соответственно а, г„и ахъь где а, и ах— коэффициенты передачи эмиттерного тока транзисторов Т, и Т,. Кроме того, в состав тока 1 входит еще начальный ток коллекторного перехода 1„4.

Таким образом, можно написать 1 = аг(н + + ахьх + ьс или (учитывая, что г„= 1на = = 1) 1= а,1+ ах(+ 1„4. (8.1) Решая это уравнение относительно 1, находим (8.2) 1 — (а, + ах) Проанализируем полученное выражение. При малых токах а, и ах значительно меньше единицы и сумма их 125 также меньше единицы.

Тогда в соответствии с формулой (8.2) ток 1 получается сравнительно небольшим. С увеличением тока значения цз и аз растут, и это приводит к возрастанию тока й При некотором токе, являющемся током включения 1,„„сумма и, + аз становится равной единице и ток ( возрос бы до бесконечности, если бы его не ограничивало сопротивление нагрузки. Именно такое стремление тока 1 неограниченно возрастать указывает на скачкообразное нарастание тока, т.е. на отпирание тиристора.

Диодный тиристор характеризуется максимальным допустимым значением прямого тока 1„,„(точка В на рис. 8.2), при котором на приборе будет небольшое напряжение У, р. Если же уменьшать ток через прибор, то при некотором значении тока, называемом удерживающим током 1„(точка Б), ток резко уменьшается, а напряжение резко повышается, т. е, прибор переходит скачком обратно в закрытое состояние, соответствующее участку характеристики ОА. При обратном напряжении на тирнсторе характеристика получается такой же, как для обратного тока обычных диодов, поскольку переходы П, и Пз будут под обратным напряжением.

Характерными параметрами диодных тиристоров являются также время ВКЛЮЧЕНИЯ Г,„х, ВРЕМЯ ВЫКЛЮЧЕНИЯ 1,„ общая емкость С,ем, максимальные значения импульсного прямого тока 1„„„к„ и обратного напряжения У,ер .,„. Время включения тиристоров обычно не более единиц микросекунд, а время выключения, связанное с рекомбинацией носителей, доходит до десятков микросекунд. Поэтому тиристоры могут работать только на сравнительно низких частотах. Если от одной из базовых областей сделан вывод, то получается управляемый переключающий прибор, называемый триадным тиристором или тринистором.

Подавая через этот вывод прямое напряжение на переход„работающий в прямом направлении, можно регулировать значение (1, . Чем больше ток через такой управляющий переход 1„, тем ниже У„. 126 Эти основные свойства триодного тиристора наглядно отражаются его вольт-амперными характеристикамзь приведенными на рис. 8.3 для различных токов управляющего электрода 1г Чем больше этот ток, тем сильнее инжекция носителей от соответствующего эмиттера к среднему коллекторному переходу и тем меньшее требуется напряжение на тиристоре, для того чтобы начался процесс отпирания прибора Наиболее высокое У „получается при отсутствии тока управляющего электрода, когда триодный тиристор превращается в диодный. И наоборот, при значительном токе 1„ характеристика триодного тиристора приближается к характеристике прямого тока обычного диода.

Простейшая схема включения триод- ного тиристора показана на рис. 8,4, На этой схеме дано условное графическое обозначение тиристора с выводом от р-области. Подобный тиристор называют тиристором с упраелеиием по катоду, так как управляющим электродом является базовая область р, ближайшая к катодной области д.

При подаче импульса прямого напряжения Рис. 8.3. Вольт-ампериые харакгеристикв триодпого тирисгорк для разных управляю- щих токов Рис. 8.4. Простейшая схема включения триод- ного тирпстора с выводом ог р-области бсбр Рнс. 8.6 Рсс. Вэ 127 Рнс. 8.5. Вольт-амперная характеристика сим- метричного тнрнстора через вывод управляющего электрода на эмиттерный переход триодный тиристор отпирается, если, конечно„напряжения источника Е достаточно.

Параметры у триодных тиристоров такие же, как у диодных. Добавляются лишь величины, характеризующие управляющую цепь. Обычные триодные тиристоры не запираются с помощью управляющей цепи, и для запирания необходимо уменьшить ток в тиристоре до значения ниже уг,. Однако разработаны и применяются так называемые запираемые триодпые тиристоры, которые запираются при подаче через управляющий электрод короткого импульса обратного напряжения на эмиттерный переход. Разработаны также си мыет ри ч и ые тиристорьа или симисторы,, имеющие структуру и — р — и — р — п или р — п — р— и — р, которые отпираются при любой полярности напряжения и проводят ток в оба направления (рис. 8.5).

На рис. 8.6 изображена структура симметричного тиристора. Из этого рисунка видно, что при полярности напряжения„ показанной знаками «+» и «-» без скобок, работает левая половина прибора (направление движения электронов обозначено стрелками). При обратной полярности, показанной знаками в скобках, ток идет в обратном направлении через правую половину прибора. Роль симметричного тиристора могут выполнить два диодных тиристора, включенные параллельно (рис.

8.7). Управляемые симметричные тиристоры имеют выводы от соответствующих базовых областей. Рас. 8.б, Структура симметричного тнрнстора Рнс. 8.7. Замена симметричного тнрнстора двумя днодныма тнристорамн Условные графические обозначения различных тиристоров приведены на рис. 8.8. Триодные тиристоры нашли очень широкое применение в различных схемах" радиоэлектроники, автоматики, промышленной электроники.

Пример использования триодного (или диодного) тиристора в простейшей схеме генератора импульсного пилообразного напряженна дан на рис. 8.9. От источника Е через резистор К сравнительно медленно заряжается конденсатор С. Пока напряжение ис на конденсаторе невелико, триодный тиристор находится в запертом состоянии. Но когда ис станет равно напряжению включения (7,, тирнстор отпирается и конденсатора быстро разряжается через него, так как в открытом состоянии тиристор имеет малое сопротивление. В конце разряда конденсатора ток через тиристор снижается до значения удерживающего тока и тиристор запирается.

После этого снова повторяется заряд конденсатора, затем его разряд через тиристор и т. д. График напряжения, получаемого на конденсаторе, показан на том же рис. 8.9. Ограничительный резистор Е,р включен для того, чтобы ток в тнристоре не превысил максимального значения. Чем больше Я и С, тем медленнее происходит заряд и тем ниже частота получаемого напряжения. Его амплитуда определяется значением (у,„„и может регулироваться изменением напряжения управляющего электрода 178.

Обычно в Рнс. 8.8. Условные графические обозначения тнрнсторов: а — днодный тнрнстор; б н в— незапнраемые трнодные тнрнсторы с выводом от р- н от в-областн; г н д — запираемые триодные тнрнсторы с выводом от р- н от п-области; е — симметричный тнрнстор (В 0 Рнс.

8.9. Генератор пилообразного напряже- нна с тнрнстором цепь управления также включают резистор для ограничения тока. В рассмотренном генераторе форма пилообразного напряжения для многих случаев неудовлетворительна, так как нарастание напряжения происходит по экспоненте.

Характеристики

Список файлов книги