Гусев - Электроника (944138), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Кроме того, в их составе различают группу выключаемых тиристоров. Усбуовные обозначения тиристоров приведены на рис. 2.31. Рис. 2.3Ь Ус.уовиые обозначения тиристоров; ! даолимй, аа араеммй бра!иом аш реал нин, ! — диолнмй, проаодяший и обр» падраапе и и, 3 лиоломй си м рясна й, 4, У урнплш«е. ка иршмме бра!иам папраа и я с управ. и с по аи лу а!оду, О, У ри дя е р лишне н обре ио на раи:е «» с управлением а оду и к!илу, Л р диме сн ! серн !ме С уд р лиме проаодяшие а обр и прап!спин, «а ояемм! с. у! е родни „ апарне ея » а обре ом на р : енин ЫЗ ~1нг угу р, и, р, ад иг г)д и ау Рис. 232.
Структургг тиристорв (а); структура н схема нвухтранжсторното эквивалента тирчстора (о). гв) Простейшие диодные тиристоры, запираемые в обратном направлении, обычно изготовляются из кремния и содержаг четыре чередующихся р- и и-области (рис. 2.32,а). Область р,, в которую попадает ток из внешней цени. называют анодом, область л,— катодом; области нг, ра. базами.
Если к аноду рг подключить плюс источника напряжения, а к катоду п, минус, то переходы П, и П, окажутся открытыми, а переход Пд — закрытым. Его называют коллекторным переходом. Так как коллекторный 1)-п-переход смещен в обра~ном направлении, то до определенного значения напряжения почти все приложенное падает на нем. Такая структура ле~ко может быть представлена в виде двух транзисторов разной электропроводности, соединенных между собой так, как показано на рис. 2.32, д, и. Ток цепи определяется током коллекторного перехода П,.
Он однозначно зависит от потока дырок аг1 нз эмиттера транзистора 1г-н-р-типа и погока электронов сг 1 из эмиттера транзистора л-р-л-типа, а также от обратного тока 1г-п-ггерехода. Так как переходы Пг и Пв смещены в прямом направлении. нз них в области баз инжектируюгся носители заряда: дырки - - - из области р,, электроны — из облас ги и . Эти носители заряда, диффундируя в областях баз н„1г „приближаются к кол.текторному переходу и его полем перебрасываются через р-гг-цереход. Дырки. инжектированные из р,-области. и электроны из и, движутся через переход П в пргмнвоположных ггаправлениях. создавая общий ток 1.
При малых значениях внешнего напряжения все оно пракгически падает на коллекторном переходе П,. Поэтолгу к переходам П,. П-„именпцим малое сопрогивление. приложена малая разность потенциалов и инжекггия носителей заряда невелика В гл эм случае ток 1 мал и раасн обратному току через нерехол П,. г е. 1н. При увеличении гтггешггегхт напряжс- )!4 ния ток в цепи сначала меняется ! незначительно. При дальнейшем возрастании напряжения, по мере увеличения ширины перехода П.. все оольшую роль начинают ш раз ь носители заряла, образовавшиеся вследсз вне ударной ионизации.
При определенном напряжении носи гели заряда ускоряются настолько. что при столкновении с атомами в облас1 и р-и-перехода ионизирую1 ил. вызывая лавинное размножение но- Ва ' 'ЛЗ Возьоаяясра,~ сителей заряда. гарах гсаи л ага,а гласи ря Образовавшиеся при гном дырки под влиянием глек~рпческого поля переходят в область р,, а ьиектроны — в область и,. Тох через перехогг П увеличиваегся. а е~о сопротивление и пггдсгнгг напряжения на нем уменьцгаются, Э~о привоЛит к повышенинз напряжения, приложенного к переходам П,, П,, н увеличении инжекции через них, что вызывает дальнейший росз кол.чекторного тока и увеличение гоков инжекции. Процесс протекаез лавинообразно и сопротивление перехола П, становится малым.
Носители заряда, появившиеся в об.частях вследьпвие инжекции и лавиггно~о размножения, приводят к уменьшению сопротивления всех областей тирнсгора. и падение напряжения на приборе становится незначительным. На вольт-амперной характеристике згому процессу соогветствуез участок " с отрицательным дифференциальным сопрг гивлсннем (рнс. ".33) После переключения волы-амнерная яарак|еристикгг аналогнч на ветви характеристики диода. смещенног о в прямом направлении (участок 3). Участок ! сооз вез ствуе г закрытому сос ~ о.
янию тнристора. Для опрелеления тока. протекающего через лиодный тиристор, рассмотрим его лвухтранзисторную модель (см. рис. 2.32, и). Токи коллекторов гранзггс ~ оров и,-р„-и,- н р,-и,-р;'типов соответственно равны !к, оя!+1кво. !к1 — з1! ' !кьог ( '.67) Здесь 1као, !гьо, — обратные зоки коллек|гтрнь~з переходов транзисторов )'!. )'2: и,, з - коэффициенты передачи гьмиз.
терного тока. Так как 1--=!., + 1.,„ го с учетом (2.67) получим 1= а1 !+ !кяо ~ + з Если счит,пь. чзо козффициент лавинного умножения Л1, (см. (2.23)) в переходе П, для дырок и злек~рг нов пмсе1 олинаковыс значения, ~о выражение (2.6Ч) приме~ аи г 1= )1,,(!(з,.'- .,)+!ко +!адьо ~ =М,!к () —,У1,-). (' <о Рис. 2.34. триолиый тиристор: срис нуи, и я ниощ с р ие«, и и у у отгрузки где а=ау+ау' 1 1 о+1кв " 1 -обратный ток перехода П„равный сумме теплового тока, тока термогенерации и тока утечек. Тиристор переключается, когда М,а= Е В этом случае ток 1 ограничен сопротивлением внешней цепи Я, так как собственное сопротивление тиристора весьма мало.
Выключение тиристора осуществляется за счет уменыпения напряжения внешнего не~очипка до значения, при котором ток 1-1'714 меньше 1уи (участков 3 на рис. 2.33). Если параллельно с тиристором включить диод, который открывается при обратном напряжении, ~о получится тиристор, проводящий в обратном направлении. Триолные тиристоры (рис. 2.34, а) отличаются от диодных уем, что одна из баз имеет внешний вывод„который называют управляющим электродом, При подаче в цепь управляющего электрода тока управления !у ток через р -п,-переход увеличивается. Дополнительная инжекция носителей заряда через р-ц-переход приволит к увечичению тока 1 ' на величину аз1„ 1= М„[1(о, + ад+ 1к'+ из 1,3 =(М 1к'+ М„а, 1 )/() — Ми а).
(2.70) ~16 Увеличение тока через запертый коллекторный р-л-переход в первом приближении аналогично увеличению приложенного напряжения, так как в обоих случаях увеличивается вероятность лавинного размножения носителей заряда. Поэтому изменяя ток можно менять напряжение, при котором происхоли~ переключение тиристора, и тем самым управлять моментом его включения. Семейство вольт-амперных характеристик тирнстора показано на рис.
2.34,6. Для того чтобы запереть тиристор, нужно либо уменьши~ь рабочий ток ло значения 1(1„, путем понижения питающего напряжения до значения ниже (lз, либо задать в цепи управляющего электрода импульс тока противоположной по" лярности. Процесс включения и выключения тиристора поясняе~ рис. 2.34, в. Если к нему через резистор Л приложено напряжение Ь', и ток в цепи управляющего электрода равен нулю, то тиристор заперт. Рабочая точка находится в положении и.
При увеличении тока управляющего электрода рабочая точка перемещается по линии нагрузки ! (построение линий нагрузки рассмотрено в З 4.2). Когда ток управляющего электрола достигнет значения 1г„тиристор включится и рабочая точка его переместится в точку Ь. Для выключения необходимо (при 1 =О) уменьшить напряжение питания до значения Ь'~ !/,. При этом рабочая точка из Ь, перейдет в аз и при восстановлении напряжения — -в точку а. Выключить тиристор можно также путем подачи на управляющий электроЛ напряжения противоположной полярности и создания в его цепи противоположно направленного тока.
Наличие его приводит к уменыпению концентрации носителей зарядов в базе и уменьшению коэффициентов э, и ак. При М„ц(1 тиристор выклгочается и в его цепи протекает малый ок, значение которого равно 1,г, Недостатком такого выключения является большое значение обратно~о тока управляющего электрода, которое приближается к значению коммутируемого тока тиристора. Отношение амплитуды тока тиристора к амплитуде импульса выключающего тока управляющего элек~рола называется коэффициентом запирания: К=1)1„м,.
Он характеризует эффективность выключения тиристора с помощью управляющего электрода. В ряде разработок К=4 — 7 Тиристоры с повышенным коэффициентом запирания часто называют выключаемыми или запираемыми. Симметричные тиристоры. В настоящее время выпускаются симметричные гиристоры, у которых вольт-амперные характеристики одинаковы в 1 и П! квадрантах (рис. 2.35, а). Они выполнены на основе пятислойных сгруктур и носят название симисторов. Симисторы при полаче на управляющий электрол пу г) Рис.
2,35. Волы.-амперная характеристика симистора (а), полклип чсние напряткеннй, обесиечиваиппих вклгочсние тиристоров с управлением по катоду (о); по виолу (е); управление симистором (г) сигнала одной полярности включаются как в прямом. так и в обратном направлениях. Тиристоры применяют в промышленности в качестве элементов, регулирующих электрическую мощность. Если, например, тиристор включить последовательно с сопротивлением нагрузки (рис.
2З6, а) и управлять моментом включения тиристора сигналами переменного тока, то через нагрузку буду г протекать импульсы тока („(рис. 2.36, о). Действующее значение („ зависит от момента включения. В приведенной схеме момент включения определяется фазовым сдвигом ср напряжения управления. Фазовый сдвиг создает регулируемый фазовращатель, вклгоченный в цепь управляюгцего электрода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
