Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Чтобы ограничить рост тока, последовательно с динистором обязательно включают ограничительный резистор. Напряжением включения и, называют такое напряжение, при котором дифференциальное сопротивление динистора Ыи/ш становится равным нулю. Для нахождения этого напряжения продифференцируем уравнение (4.150) с учетом того, что М зависит от напряжения и, а коэффициенты а, и а, — от тока й После дифференцирования получаем: (4.152) Глава 4. Биполярные транзисторы и тнрнстпры Выражения в круглых скобках в числителе являются дифференциальными.козф~-.
фициентами передачи токов эмиттеров: й, '.Иа, а, = —," =а, +1 —,'; ' (4453) Фь й Б, .Ыа, «г а +1 2 (4.154) Н1' ' с6 Пренебрежем первым слагаемым в знаменателе (4.151), так как ток 1 „слабо зависит от напряжения. Тогда вместо (4.151) можно записать: лк 1-М(а, +а,) — ((а, + а,)1+1 ди (4.155) Следовательно, включение наступит При условии М(а, +а,)=1.
(4.156) При этом точка А должна удовлетворять требованию экстремальности, то есть в этой точке должно выполняться условие с(2и/аР < О. Дифференцируя (4.154), получаем: и'(а, + а,) й' Таким образом, напряжению и, соответствуют условия (4.155) и (4.156). Но тогда из (4.155) следует, что значение М при прохождении через точку А должно уменьшаться. Физически зто возможно при условии, что после прохождения через точку А напряжение должно уменьшаться, а ток увеличиваться.
Участок АВ. На этом участке рост тока сопровождается уменьшением напряжения, то есть участок АВ обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Физически уменьшение напряжения происходит за счет того,.что электррнн' и дырки, накапливающиеся в базах динистора, снижают потенциальный барьер в коллекторном переходе. При достижении точки В все три перехода оказываются смещенными в прямом направлении. Точке В соответствует ток удержания 1м.
Участок ВС. Этот участок соответствует открытому состоянию динистора, при котором все три р-и-перехода имеют прямое включение и динистор можно рассматривать как три диода, включенных последовательно. Величина тока при этом определяется объемным сопротивлением структуры. Максимальная величина тока, который может пропустить динистор в этом режиме, определяется площа; дью переходов и условиями их охлаждения. Участлок ОР. При подаче на анод отрицательного напряжения коллекторный переход оказывается смещенным в прямом направлении, а эмиттерные переходы в обратном. Через динистор протекает небольшой обратный ток.
' Участок РВ. На этом участке обратный ток динистора резко увеличивается, что обусловлено лавинным пробоем одного из эмиттерных переходов, 279 4.12. Ти иоторы Экспериментальное наблюдение вольт-амперной характеристики на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением возможно при условии, что сопротивление ограничительного резистора Я больше модуля отрицательного дифференциального сопротивления. В этом случае нагрузочная линия пересекает вольт-амперную характеристику только в одной точке. Если же зто условие не выполняется, то нагрузочная линия пересекает вольт-амперную характеристику в трех точках. При этом рабочие значения токов и напряжений зависят от того, происходит увеличение или уменьшение напряжения Е„„.
Если напряжение Е,„„ увеличивается (рис, 4,44), то режим работы динистора определяется точками пересечения с ветвью ОА (точки 1, 2, 3). Такой режим соответствует закрытому состоянию динистора; через него протекает незначительный ток. Когда напряжение станет равным Е„"'„(точка 3), то произойдет переключение динистора в открытое состояние (точка 4). При дальнейшем увеличении напряжения Е„„рабочая точка на ветви ВС будет сдвигаться вверх; если же напряжение Е,„уменьшать, то ток будет уменьшаться (точки 5 и 6).
Когда Е„„станет равным Е„„, произойдет переключение динистора в закрытое состояние (точка 1). Из рассмотренного следует, что динистор является переключательным электронным прибором. ~йл Я ди.п ей.п ь"'и и Рис. 4.44 Триодный тиристор Триодный тиристор, или тринистор, отличается от динистора наличием вывода от одной из баз (рис. 4.45, а). Этот вывод называют управляющим электродом.
Его наличие дает возможность управлять током одного из змиттеров. Если вывод сделан от дырочной базы и на него подано положительное напряжение, то эмиттерный переход ЭП, оказывается включенным в прямом направлении, и в цепи управляющего электрода возникает инжекционный ток йг В результате возрастает ток (о что вызывает увеличение коэффициента а, и облегчает выполнение условия (4.155), при котором тиристор переходит в открытое состояние.
Чем больше ток с„тем меньше напряжение включения и (рис. 4.45, 6). Симметричный тиристор Симметричный тиристср, или симистор, имеет пятислойную структуру и содержит четыре р-и-перехода (рис. 4.46, а). Верхняя н;область и нижняя и;область 280 Глава 4. Биполярные транзисто и т исто ы являются укороченными и имеют общие с соседними областями р, и р, металлические выводы Э~ и Эн В результате переходы пз-р, и п,-р, оказываются зашунтированными объемными сопротивлениями прилегающих р-областей.
Если на этих переходах действуют прямые напряжения, то сопротивления перелодов оказываются меньше сопротивления базовых областей, и ток течет через переход. Если же на переходах действуют обратные напряжения, то их сопротивления оказываются больше сопротивления базовых областей, и ток течет через соответствуюшую р-область. Рис. 4.45 б Рис. 4.4В Если потенциал электрода Э,больше потенциала электрода Э„то переходы п,-р, и п,-р, оказываются открытыми, а переходы р,-п, и р,-п, — закрытыми, В результате область и, оказывается, отключенной, и структура превращается в,дищ~стор п,-р,-п;рь в котором электроны перемещаются снизу вверх, а дырки — сверху вниз. Если потенднал электрода Э, меньше потенциала электрода Э„то переходы п,-р, и п;р, закрываются, а переходы р,-п, и рт-пз открываются и структура гв1 4Л2. Тиристо ы превращается в динистор нг-р;и;рь в котором электроны перемещаются сверху вниз, а дырки — снизу вверх Таким образом, симистор является переключательным прибором, который может работать как при положительном, так н прн отрицательном напряжении.
Вольт-амперная характеристика симистора представлена на рнс. 4.46, б. Симисторы, у которых отсутствует вывод от внутренней области я„называются диакамж Если от области нг сделан внешний вывод (управляющий электрод), то такой прибор становится трехэлектродным и называется ягриакам. В атом случае, подавая импульсы тока в цепь управляющего электрода, можно управлять напряжением включения гривка. Применение тиристоров Тиристоры нашли применение в различных схемах радиоэлектроники, автоматики и промышленной электроники. Промышленностью выпускается большое разнообразие тиристоров.
Условные графические обозначение тиристоров представлены на рис. 4А7 (а — динистор, 6 — тринистор с выводом от р-области, в— тринистор с выводом от я-области, г — запираемый тринистор с выводом от р-области, д — запираемый тринистор с выводом от я-области, е — диак). а б а з д а Рис. 4.47 Обычные тринисторы запираются путем снижения анодного напряжения. Запираемые тринисторы можно запирать путем подачи на управляющий электрод коротких импульсов обратного напряжения. На рис.
4.48, а в качестве примера показана схема выпрямителя переменного тока, в котором величина постоянной составляющей выпрямленного тока может меняться путем изменения напряжения на управляющем электроде. На рис. 4.48, б показаны диаграммы работы атой схемы. Пока напряжение и„не превышает напряжения включения, тиристор заперт, ток очень мал и напряжение на тиристоре и, практически равно напряжению источника и„. В момент времени г, происходит отпирание тиристора, ток резко возрастает, а напряжение и, резко уменьшается (переход от точки А к точке В).
Этот процесс протекает не мгновенно, а в течение короткого интервала времени г (на рисунке не показанного). Затем в интервале времени ге..г, ток нарастает, а в интервале гг...гг уменьшается. Напряжение на тиристоре и„в интервале ге..г, сохраняется минимальным (тиристор открыт), практически все напряжение и,. оказывается приложенным к резистору гг. В момент времени гг тиристор запирается, 282 Глава 4. Биполя ныет анзисторы и ти исто ы ток резко уменьшается, а напряжение и, увеличивается (переход от точки 0 к точке Е). Этот процесс происходит в течение короткого промежутка времени С„„,„, Изменяя ток управляющего электрода, можно изменять момент включения, а следовательно, длительность промежутка времени, в течение которого ток протекает через тиристор.
б г и„ сс сг сг с сг Рис. 4.48 Контрольные вопросы 1. Охарактеризуйте режимы работы биполярного транзистора. 2. Нарисуйте распределение концентрации носителей заряда при различных режимах работы. 3. Что такое коэффициенты передачи токов и как они зависят от тока эмиттера7 4. Нарисуйте и объясните семейство выходных характеристик транзистора в схе- ме с общей базой.
5. Нарисуйте и объясните семейство выходных характеристик транзистора в схе- ме с общим эмиттером. 6. Как влияет температура на характеристики транзистора7 7. В чем состоит различие между дифференциальными и интегральными коэф- фициентами передачи токов? 8. В чем состоит различие между Ь- и у-параметрами7 9. Поясните„как определяются Ь-параметры по характеристикам транзистора. Контрольные вопросы 10. Нарисуйте схему включения и диаграмму работы транзистора в усилительном режиме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
