1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 80

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

Текст из файла (страница 80)

15-6. Схема включения ди- дырки приближаются к переходу //2 инистора.полем 8К на этом переходе' перебрасы­ваются в область р2. Таким образом,стр уктур а р 1 ~п.1-р2 подобна транзистору, движение носителей заряда в кото­ром (дырок слева направо) можно характеризовать коэффициентом передачито ка а х.В то ж е время нарушается равновесие п на переходе Я 3, через которыйвозникает инжекция электронов из области п2 в область р2, которые затемколлектирую тся областью п1. Следовательно, структуру « 2-р2-П[ также можнопредставить эквивалентным транзистором с коэффициентом передачи тока а 2(движение электронов справа налево). Дырки в транзисторе р 1 ~п1-рг и элек­троны в транзисторе п^-рг-щ дви ж утся в противоположных направлениях и,следовательно, образуют совпадающие по направлению дырочную и элек­тронную составляющие тока /А, текущ его от анода к като ду.Дальнейшее перемещение дырок из области р2 в область п2 ограниченоневысоким потенциальным барьером н а переходе Я 3, а движение электроновиз области пг в область p v — барьером на переходе Я 3.

Т аким образом, вб азе'р 2 происходит накопление ды рок, а в базе щ — электронов, но поканапряжение U мало, их объемные заряды недостаточно велики, чтобы снизитьпотенциальный барьер на переходе 112. Этот переход находится под обратнымнапряжением, значение тока /Л ограничено и равно обратному т о к у /0бР.Следовательно, с увеличением U в некоторых пределах ток через приборостается почти постоянным (участок 1 на вольт-амперной ’ характеристикединпстора, рис.

15-7).При дальнейшем увеличении напряжения U характер процессов в при­боре изменяется: ширина запирающего слоя I на переходе П2 увеличиваетсяи при некотором значении напряжения на переходе U создаются условия] iр,П,Я;с>л2г -г*st *кгП1ПжРгП.ПгРис. 15-7. Вольт-амперная х а р а к ­теристика динистора.Рис. 15-8. Динпстор в видедвух эквивалентных тр ан ­зисторов.для лавинного размножения носителей зар яда в запирающем слое П2. Вновьобразующиеся дырки выбрасываются полем на этом переходе в область р2,а электроны — в область nv Ток через прибор увеличивается, а в областях/?! и р2 растут избыточные концентрации соответственно электронов и дырок.С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры к а кна переходах Я х и Я 3, так и на переходе Я 2.

Инжекция дырок через переходЛ, и электронов через переход Я 3 возрастает еще более и в результате лавино­образного развития этого процесса Я 2 переходит в открытое состояние. Росттока через прибор сопровождается уменьшением сопротивления запирающегослоя на переходе Я 2, а также сопротивлений всех областей прибора.

Поэтомуувеличение тока через iymöop сопровождается уменьшением нап ряж ени ямежду анодом и катодом. На вольт-амперной характеристике (рис. 15-7) —это участок 2, свидетельствующий о наличии отрицательного дифференциаль­ного сопротивления.Когда переход Я 2 переходит в открытое состояние, вольт-ампернаяхарактеристика соответствует прямой ветви диода, смещенного в прямомнаправлении (участок 3 на рис. 15-7).Д ля определения зависимости тока через прибор от н ап ряж ени я Uпредставим динистор, как уже упоминалось, в виде двух транзисторов(рис. 15-8).Токи в транзисторе P i—n i —р 2 связаны соотношением(15-1)где /К01 — обратный ток коллекторного перехода, а о^- — коэффициентпередачи тока этого транзистора.Д л я транзистора п2—р 2— щ запишем:/К2 = « 2^ к ^К02'(15-2)где /к02 — обратный ток через коллекторный переход, а а 2 — коэффициентпередачи тока этого транзистора.К ак видно из рис. 15-8, ток /Б1 = /к2. Учитывая, что /д = / к и обозна­ч ая ток через прибор символом I — I А = /к , получим следующее соотно­шение:7К0(15-3)1 -0Здесь /к0 = /К01 + /К02 — обратный ток через переход П2, равныйсумме теплового тока, тока термогенерацип и тока утечки, а коэффициента — а г + а 2 — суммарный коэффициент передачи тока от переходов П1 иП3 к переходу # 2.С учетом лавинного размножения носителей в переходе П2 выражение(15-3) принимает вид:ГМ1т1 —Ма'Мг '1(15~4)Здесь М — коэффициент размножения электронов и дырок в переходе# 2, определяемый выражением (10-59).И спользуя выражение (10-60), соотношение (15-4) можно записать в виде, ь/и —£^проб.лвв1/а/ + /к01 ------- - г ----- .(15-5)В ыражения (15-4) и (15-5) приближенно описывают вольт-ампернуюхарактери сти ку динистора и м огут быть использованы для приближеннойоценки токов и напряжений на участках 1 и 2 характеристики.Принцип действия триодного тиристора.

Как отмечалось выше, в тирис­торе одна из средних областей используется для управления работой при­бора. В качестве управляющего электрода обычно используют среднюю об­ласть наименьшей ширины, у которой коэффициент а близок к единице.В рассматриваемом тиристоре такой областью является область р2(см. рис. 15-5, а).Схема включения тиристора показана на рис. 15-9. К ак видно из этогори сун ка, ток I у управляющего электрода, втекающий в область р2, сумми­р уется с общим током через прибор, что в общем эквивалентно увеличениюкоэффициента передачи тока а 2.Выражение (15-4) для этого сл уч ая можно записать в формеМ1т + Ма2Г1 --------- \ = ш — • -<15'6>Соответственно выражение (15-5) принимает вид:-■ /~^ + /1{0+ а„ ^1 -------------- ^---------- .и = Уцроб.

лав у(15-7)Из этих выражений следует, что напряжение и вкл, соответствующеелавинообразному росту тока, уменьшается с увеличением тока /у , а вели­чина тока I в точке включения тиристора (гДИф = Ш Ш = 0) возрастает.Т аким образом, изменяя ток /у можно управлять процессом переключениятриодного тиристора из закрытого состояния в открытое.Вольт-амперные характеристики триодного тиристора показаны нарис. 15-10.Параметры тиристоров. В качестве основных параметров тиристоровиспользуются напряжения и токи, соответствующие характерным точкамего вольт-амперной характеристики (см.

рис. 15-7) и (15-10). К этим п ар а-РгП1Рг~п±Рис.15-9.Схемавключения триодноготиристора.Рис. 15-10. Вольт-амперная х а ­рактеристика триодного тири­стора.метрам относятся: напряжение включения тиристора £/вкл — основное н ап р я­жение в точке включения тиристора (гДИф = <Ш/¿/ = 0); ток включениятиристора /вкл — основной ток в точке включения тиристора и удер ж и ­вающий ток тиристора /уд — минимальный основной ток, необходимый д л яподдержания тиристора в открытом состоянии.

Основным напряжениемназывают напряжение между основными элек­тродами тиристора — электродами, подключа­емыми к нагрузке, а основным током — ток,10.1протекающий через эти электроды.•_Важными параметрами тиристоров яв л я—а)ются также временные интервалы, характери­зующие его работу как переключательногоустройства. Смысл величин времени задержкизд, времени нарастания гнр, время запазды­0.1вания <зп, времени спада /сп, а такж е времени_Ьнрвключения «у. вкл и времени выключенияЬу.6кл/у.

выкл по управляющему электроду легко\0,1Рис. 15-11. К определению параметров пере­ключения тиристора.а и г — импульсы на управляющем электроде привключении и выключении тиристора соответственно;б — амплитуда основного напряжения; в и д — ампли­туд а основного тока.Iх 0,9Ьзпб)л о н ять из рис. 15-11, где верхние кривые соответствуют импульсам науправляющем электроде, а нижние кривые — эпюрам основного то ка инапряжения.Тиристоры, выпускаемые промышленностью, имеют широкий диапазонприменения, начиная от низковольтных приборов ({7ВКл — несколько вольт)до высоковольтных ( и вкл — несколько киловольт).

Поэтому все параметрытиристоров имеют значения, изменяющиеся в широком диапазоне в зави си ­мости от назначения прибора.Определение. Туннельными называют полупроводниковые диоды на ос­нове вырожденного полупроводника, в которых туннельный эффект приводитк появлению на вольт-амперных характеристиках при прямом напряженииучастка отрицательной дифференциальной проводимости.Устройство. Туннельные диоды, как правило, сплавные полупровод­никовые диоды на основе германия Или арсенида галлия. Корпуса высоко­частотных туннельных диодов рассчитаны на включение этих приборовв объемные колебательные системы или же в коаксиальные и волноводныетракты.В качестве материалов используются высоколегированные полупровод­никовые кристаллы с концентрацией примесей N ~ 101а см“3 и более.Энергетическая диаграмма йлектронно-дырочного перехода туннельногодиода в отсутствие внешнего напряжения показана на рис.

15-12. К ак известно(см. § 9-2), в полупроводниках с высокой концепт рацией примесей образуютсяпримесные энергетические зоны.В «-полупроводнике такая зонаперекрывается с зоной проводи­мости, а в . р-полупроводнике —с валентной зоной (рис. 9-5).Вследствие этого уровень Фермив «-полупроводниках с высокойконцентрацией примесей лежитвыше уровня Ес, а в р-полупроводниках ниже уровняВ ре­зультате этого в пределах энер­гетического интервалаДЕ == Е к — Ес (рис. 15-12) любомуэнергетическому уровню в зонепроводимости /¡-полупроводникаможет соответствовать такой жеп-полупрободник р-полупроводникэнергетический уровень за потен­циальным барьером, т.

е. в ва­Рис. 15-12. Электронно-дырочный пере­ лентной зоне р-полупроводника.ход па границе полупроводников с высо­Вследствие высокой кон­кой концентрацией примесей в состоя­ центрациипримесей электропнонии равновесия.дырочпый переход получаетсяочень узким (I =$ 0,02 мкм).Таким образом, частицы в п- и р-полупроводниках с энергетическимисостояниями в пределах интервала ДЕ разделены узким (I) и высоким (фк)потенциальным барьером. В валептной зоне р-полупроводника и в зоне про­водимости, п-иолуиронодщ]ка часть энергетических состояний в интервалеДЕ свободна.

Следовательно, через такой узкий потенциальный барьер,по обе стороны которого имеются незанятые энергетические уровни, возможнотуннельное движение частиц. Понятно, что при приближении к барьеручастицы испытывают отражение и возвращаются в большинстве случаев об­ратно, но все же вероятность обнаружения частицы за барьером в результатетуннельного перехода отлична от нуля и плотность туннельного тока ф 0.Токи в туннельном диоде. В состоянии равновесия (в отсутствие внеш­него напряжения) суммарный ток через переход равен нулю.

Характеристики

Список файлов книги