Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591), страница 38

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

Текст из файла (страница 38)

С этого момента остаток избыточного заряда начнет быстро удаляться из р2-области, и фаза рассасывания закончится. Время рассасывания определяется выражением /Ях У2 +2х2УУ2 — 11 +1 где 1„, — время пролета по области р2; 5 — длина катода; х,— постоянная затухания концентрации электронов для х > хь, приблизительно равная диффузионной длине электронов; К„,— ширина области р2. Время рассасывания возрастает с увеличением коэффициента усиления ~,д. Существует компромисс между временем рассасывания и коэффициентом усиления выключением.

Для сокращения времени рассасывания необходимо использовать низкие значения ~,д~ (что приводит к увеличению управляющего тока). Время спада на рис. 31, б соответствует времени, необходимому для распространения обедненного слоя по переходу .12 и удалению заряда из этой области.

Полный заряд на единицу площади в области п1 равен Я вЂ” ЧР ~ (~ А) — '1 А~~~ (67) где р* — средняя концентрация дырок в области п1, Ф' — ширина обедненного слоя при данном анодном напряжении 11А и У„ — плотность анодного тока. Из выражения (67) следует формула для времени спада чр*к' (~А) (68) ~А Время спада уменьшается с увеличением плотности анодного тока и возрастает по закону 1ГР;,, так как %' изменяется приблизительно по закону у $'„.

Для надежного функционирования выключаемого тиристора необходимо, чтобы площадь сжатой плазмы в конечный момент была еще достаточно большой для того, чтобы плотность тока была бы не слишком велика. Из этого требования вытекает целесообразность встречноштыревой конструкции (рис. 21). Использование управления с усилением желательно также и для получения быстрого включения. Основное отличие выключаемого тиристора от описанного выше с дополнительным усилительным электродом. заключается в том, что первый может быть выключен 243 Ти рисири подачей отрицательного смещения на управляющий электрод при сохранении положительного потенциала между анодом и катодом.

Второй же для выключения требует коммутации приложенного напряжения, а обратное смещение на электроде используется для уменьшения времени выключения. 4.5, дилк и трилк Диак (диодный переключатель переменного тока) и триак (триодный переключатель переменного тока) являются двунаправленными тиристорами [37, 38). Они могут быть включены и выключены и при положительном, и при отрицательном анодном напряжении и, следовательно, предназначены для работы с переменным током. Структура с двумя диаками образует переключательный диод переменного тока и двунаправленный р — а — р — п-переключатель.

Первый является просто трехслойным прибором, аналогичным по конструкции биполярному транзистору, за исключением того, что концентрация примесей в обоих переходах примерно одинакова и отсутствует контакт к базе. Одинаковые уровни легирования обусловливают симметричную двунаправленную характеристику (рис. 33). При любой полярности напряжения на диаке один его переход смещен в прямом направлении, а другой — в обратном. Ток через него ограничен током утечки обратносмещенного перехода. Если приложенное напряжение достаточно велико, наступает пробой. Напряжение пробоя равно В )~био (1 — а)'/", где В)~сно — напряжение лавинного пробоя р — л-перехода, ив коэффициент усиления по току, и — постоянная величина.

Выражение для напряжения пробоя то же, что и для п — р — а-транзистора с разомкнутой базой (гл. 3). Если после наступления пробоя ток продолжает расти, то увеличение коэффициента сх приведет к уменьшению падения напряжения на выводах прибора. Такое уменьшение означает возникновение области с отрицательным сопротивлением, Рис. 33. Типичная характеристика переключательного диода переменного тока, Глава 4 Рис. Э4. Два диодных тиристора, соединенных навстречу друг другу (а), и их объединение в единый двухполюсннк (б), а также вольт-амперная характеристика и условное обозначение диака (в). Двунаправленный диодный р — и — р — и-переключатель функционирует как два обычных диодных тиристора, соединенных навстречу друг другу, поэтому можно переключать напряжение обеих полярностей (рис.

34, а, где М1 означает магистральную клемму 1, а М2 — магистральную клемму 2). Используя принцип закорачивання катода, можно преобразовать такое соединение в один двухвходовый диак (рис. 34, б). Из симметрии структурй следует, что прибор может работать при любой полярности прйложенного напряжения. Симметричная вольт-амперная характеристика прибора и его условное обозначение приведены на рис, 34, в. Подобно диодному тиристору, диан может включаться Тиристоры 245 УараФляюирсй ялекпрммт 411 Рис. 35. Поперечное сечение триака (шестислойной структуры с пятью р — и-переходами и тремя эакороченными электродами), в проводящее состояние при напряжении, превышающем напря. жение включения, а также за счет эффекта Н)1ГЖ.

Благодаря регенеративному характеру процесса двунаправленный диодный р — п — р — а-переключатель имеет более высокое отрицательное сопротивление и меньшее прямое падение напряжения, чем диодный переключатель пегеменного тока. Триак может переключать ток любого направления при подаче низковольтного импульса слабого тока, приложенного между управляющим электродом и одной из двух магистральных клемм М1 или М2 (рис. 35).

Триак целесообразно использовать в регуляторах напряжения освещения, в схемах управления скоростью электродвигателей и в аналогичных приложениях. Конструкция триака значительно сложнее, чем конструкция обычных тиристоров. Кроме четырех основных слоев р1 — и1 — р2 — п2 триак имеет область управляющего перехода пЗ и область п4 вблизи контакта М1. Отметим также, что область р1 закорочена на а4, область р2 — на п2 и область пЗ вЂ” на р2 с помощью клемм М1 и М2 и управляющего электрода.

Функционирование прибора при различных условиях смещения проиллюстрировано на рис. 36. Когда магистральная клемма М1 положительна по отношению к М2 и на управляющем электроде О напряжение положительно (также по отношению к М2), прибор аналогичен обычному тиристору (рис. 36, а). Переход Я4 смещен в обратном направлении, и управляющий ток протекает о,шунту цепи управления вблизи области п3. Так как переход 'также смещен в обратном направлении, то магистральный ток протекает по левой части р1 — п1 — р2 — п2-тиристора. На рис. 36, б клемма М1 положительна по отношению к М2, но на управляющий электрод подано отрицательное напряжение.

Переход 14 между слоями пЗ и р2 теперь смещен в прямом направ- Глава 4 .Ю77+1 и Рис. 36. Распределение токов при четырех способах включения триака [371 ленин, и электроны инжектируются из слоя иЗ в слой р2. Вспомогательный тиристор р1 — и1 — р2 — пЗ включится продольным током по базе р2 к электроду иЗ при возрастании усилении по току транзистора пЗ вЂ” р2 — и1, Включение вспомогательного тиристора приведет к появлению тока по направлению к области п2, который служит запускающим током и включает левую часть тиристора р1 — и1 — р2 — и2.

Когда клемма М1 отрицательна по отношению к М2, а напряжение $'6 положительно, переход 13 оказывается прямосмещенным между М2 и закороченным управляющим электродом 1рис. 36, в). Электроны инжектируются из и2 в р2 и диффундируют к слою п1, вызывая в результате увеличение прямого смещения на переходе 12.

За счет регенеративного процесса полный ток в конце концов потечет через шунт к М2. Управляющий переход 14 смещен в обратном направлении, поэтому полный ток через прибор протекает по правой части р2 — п1 — р1 — п4-тиристора. На рис. 36, г клемма М1 отрицательна по отношению к М2 и напряжение Р~ также отрицательно. Прп таких условиях переход 14 смещен в прямом направлении и включение вначале происходит за счет инжекции электронов из области пЗ в область п1. Тиристоры 24Т -г Рис, 37. Вольт-амперная характеристика и условное обозначение триака. При этом потенциал слоя п1 снижается и из области р2 в область п1 начинают инжектировать дырки.

Характеристики

Список файлов книги