Электроника_Книга (852903), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Электроны, попав в область р2, становятся неосновными носителями, и дляних переход j2 открыт. Меньшая часть из них составит ток управления, а большая – под действием прямого напряжения ТС устремится к аноду, увеличивая ток перехода j2. Это приведет к тому, что дырки из области р1 будут перемещаться в область n1, также увеличиваяток перехода j2.
Электроны из области n2 уже под действием прямого напряжения ТС начнут движение к «+» заряженному аноду, чтоеще больше увеличит ток полупроводникового прибора. В результате этих процессов ТС откроется (рисунок 7.2, в).абРисунок 7.3 – Процессы, происходящие в тиристоре при IG > 0 (а)и при подаче обратного напряжения (б)Очевидно, что чем больше ток управления IG, тем меньшая величина прямого напряжения UF потребуется, чтобы открыть ТС.
Притоке управления, который называется отпирающим током управления IGТ, ТС откроется при минимальном прямом напряжении, то естьбудет работать как диод.Подача отрицательного напряжения управления никак не повлияет на работу ТС. Если он был закрыт, то UG < 0 не создаст прямой107ток через переход j3. Если же прибор был открыт, то в связи с малойвеличиной UG (UG << UF) ТС останется открытым.7.2.3 Обратное напряжениеКогда к ТС прикладывается обратное напряжение UR («–» на анод,«+» на катод), переходы j1 и j3 работают в непроводящем направлении,а переход j2 – в прямом (рисунок 7.3, б). Поэтому даже при большихзначениях обратного напряжения ток очень мал, так как обусловленнеосновными носителями.
Сопротивление ТС в этом случае оченьвелико и составляет 105…107 Ом.Подача напряжения управления на УЭ и катод никак не влияетна работу ТС, когда к нему прикладывается обратное напряжение.Это связано с тем, что UG << UR. Поэтому подача прямого напряжения управления в единицы или десятки вольт на переход j3, в то время, когда к нему приложено обратное напряжение в сотни и тысячивольт, ничего не изменит в работе перехода j3.При дальнейшем увеличении обратного напряжения у ТС наступает пробой, так же как это происходит у диодов (см. подраздел 1.6).Таким образом, при работе в обратном направлении ТС ведет себяаналогично диоду.7.3 Схема замещения тиристора двумя транзисторами.ВАХ тиристора7.3.1 Схема замещения тиристораДля изучения работы ТС его удобно представить в виде эквивалентной схемы, состоящей из двух биполярных транзисторов p–n–pи n–p–n. Для этого четырехслойную структуру ТС разрежем наискосок по областям n1 и p2 (рисунок 7.4, а).
Разъединив по линии разреза полупроводниковую структуру, мы вместо одного ТС получимдва биполярных транзистора — прямой (p–n–p) и обратный (n–p–n),включенных так, как показано на рисунке 7.4, б.Преобразовав структурную схему по рисунку 7.4, б в электрическую, получим принципиальную схему замещения ТС двумя транзисторами VT1 и VT2 (левая часть рисунка 7.5).
Последовательнос ними в данной схеме включено сопротивление нагрузки RН. На нагрузку и транзисторы можно подавать регулируемое потенциоме108тром R напряжение ЕА как прямой, так и обратной полярности (рисунок 7.5).абРисунок 7.4 – Разрез (а) и структурная схема замещения тиристорадвумя транзисторами (б)Рисунок 7.5 – Схема изучения работы тиристора на основе схемызамещения тиристора двумя транзисторамиИз рисунка 7.5 видно, что анод ТС (А) является эмиттером VT1(Э1), база VT1 (Б1) – коллектором VT2 (К2), коллектор VT1 (К1) –базой VT2 (Б2), эмиттер VT2 (Э2) – катодом ТС (К). Кроме этого длясхемы по рисунку 7.5 справедливы следующие соотношения:109I =I =I –I =I ;АЭ1Э2GКI =I ;Б1К2I =I +I ;Б2К1GI =I +I –I ,АБ1Б2(7.1)Gгде IА, IК – токи анода и катода ТС;IЭ1, IБ1, IК1 – токи эмиттера, базы, коллектора VT1;IЭ2, IБ2, IК2 – токи эмиттера, базы, коллектора VT2;IG – ток управления ТС.7.3.2 Работа тиристора по схеме замещения при прямомнапряжении и IG = 0Допустим, что в схеме по рисунку 7.5 к нагрузке и двум транзисторам приложено прямое напряжение ЕА («+» ЕВХ на верхней клемме, а «–» ЕВХ – на нижней), которое плавно увеличивается от нулядо некоторой максимальной величины.
К VT1 и VT2 прикладывается напряжение UF. При этом напряжение управления UG, а следовательно, и ток управления IG, равны нулю. То есть в этом случае ТСработает как динистор (рисунок 7.1, а).При малых и средних напряжениях в схеме по рисунку 7.5 будутпроисходить следующие процессы.Переход Э1–Б1 VT1 открыт, но по цепи А, Э1, Б1, К2, Э2, К, которую в дальнейшем будем называть «Цепь 1», ток протекать не будет, так как VT2 закрыт.
А раз ток по переходу Э1–Б1 равен нулю(IБ1 = 0), то и VT1 будет закрыт.Переход Б2–Э2 VT2 открыт, но по цепи А, Э1, К1, Б2, Э2, К, которую в дальнейшем будем называть «Цепь 2», ток протекать не будет, так как VT1 закрыт. Закрытый VT1 не дает протекать току по переходу Б2–Э2 (IБ2 = 0) и поэтому VT2 также будет закрыт.Следовательно, VT1 и VT2 держат друг друга в закрытом состоянии и работают в области отсечки (рисунок 4.4).Хотя оба транзистора закрыты, но токи IБ1 (IК2) и IБ2 (IК1) не равны нулю.
Однако величины этих токов, обусловленных неосновными носителями зарядов, настолько малы, что их недостаточно дляоткрытия VT1 и VT2.Этому режиму работы ТС соответствует участок ОА прямой ветви ВАХ на рисунке 7.6.Тиристор считается закрытым и его сопротивление близко к бесконечности (разомкнутый ключ), хотя по нему протекает небольшой110ток (10–6 … 10–3 А), называемый током утечки. Ток утечки (ID) – токчерез закрытый ТС в прямом направлении. Значению этого тока соответствует проекция т. А (рисунок 7.6) на ось ординат.
Величина егопрактически не зависит от поданного напряжения и остается оченьмалой даже при достаточно больших (102 … 103 В, в зависимости откласса ТС) напряжениях.Рисунок 7.6 — ВАХ тиристора при токе управления IG = 0или динистораПри дальнейшем увеличении напряжения ток через ТС несколько возрастает.
Это вызвано тем, что в закрытых VT1 и VT2 начинается лавинный пробой переходов Б1–К1 и Б2–К2, который приводитк незначительному увеличению IБ1 (IК2) и IБ2 (IК1). Этому режиму работы ТС соответствует участок АВ прямой ветви ВАХ на рисунке 7.6.Несмотря на некоторое увеличение тока на участке АВ, транзисторы VT1 и VT2 все равно находятся в области отсечки, а ТС считаетсязакрытым. Работе ТС на участке ОВ соответствует схема замещенияна рисунке 7.7, а, где VT1 и VT2 окрашены в цвет, соответствующийобласти отсечки на рисунке 4.4.111абвгдежзРисунок 7.7 — Стадии открытия тиристора при токе управления IG = 0:на участке ОВ рисунка 7.6 (а) и на участке ВС рисунка 7.6 (б, в, г, д, е, ж, з)112Участок ОВ прямой ветви ВАХ ТС практически полностью повторяет ВАХ диода в обратном направлении.
Однако, если у обычныхдиодов в обратном направлении после лавинного наступает тепловойпробой и диод выходит из строя, то в ТС при приложении прямогонапряжения после т. В происходят следующие процессы.Допустим, что при лавинном пробое ток в Цепи 2 IБ2 (IК1) увеличился чуть больше, чем ток IБ1 (IК2) в Цепи 1, и стал равен IБ2′ (IК1′).Это приводит к приоткрыванию VT2, то есть он начинает переходитьиз области отсечки в активную область (рисунок 7.7, б).Так как VT2 приоткрылся, то его сопротивление К2–Б2–Э2 VT2несколько уменьшилось, и под действием, прикладываемого к ТС,напряжения UF по Цепи 1 потечет небольшой ток IБ1′ (IК2′). Этот токв свою очередь приоткроет VT1, который также начнет переходитьиз области отсечки в активную область (рисунок 7.7, в).Приоткрытие VT1 снизит сопротивление Э1–Б1–К1 VT1, и поддействием напряжения UF по Цепи 2 ток увеличится с IБ2′ (IК1′) до IБ2′′(IК1′′).
Этот ток полностью переведет VT2 в активную область (рисунок 7.7, г).При работе в активной области сопротивление К2–Б2–Э2 VT2еще больше снижается, что приводит к увеличению тока в Цепи 1с IБ1′ (IК2′) до IБ1′′ (IК2′′). Этот ток также полностью переводит VT1 в активную область (рисунок 7.7, д).Дальнейшее снижение сопротивления Э1–Б1–К1 VT1 увеличивает ток в Цепи 2 с IБ2′′ (IК1′′) до IБ2′′′ (IК1′′′). Транзистор VT2 начинает переходить из активной области в область насыщения (рисунок 7.7, е).Сопротивление К2–Б2–Э2 VT2 резко падает, и ток в Цепи 1 ещебольше возрастает с IБ1′′ (IК2′′) до IБ1′′′ (IК2′′′).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
