Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Они создают базовый ток в транзисторе р2 — а1 — р1, и в конце концов правая часть р2— п1 — р1 — п4-тиристора включается. Поскольку переход 13 смещен в обратном направлении, магистральный ток протекает из шунта к М2 через область п4. Вольт-амперная характеристика и условное обозначение триака приведены на рис. 37. Триак является симметричным триодным переключателем, способным управлять нагрузкой, питаемой переменным током. Интеграция двух тиристоров на одном кристалле означает, что в любой момент времени работает только половина структуры (рис.
36). Следовательно, триак использует только половину площади двух произвольно соединенных тиристоров. Основное преимущество прибора заключается в хорошем согласовании выходных характеристик, экономии одного корпуса и двух внешних выводов. Однако его входные характеристики сильно рассогласованы. Для компенсации входного рассогласования используется диак. В настоящее время триаки перекрывают широкий диапазон рабочих напряжений (вплоть до 1600 В) и токов (выше 300 А). 4.6. ОДНОПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ И ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ Т И РИ СТОР Ы В этом разделе рассмотрено несколько тиристоров малой мощности.
Они пригодны для работы с низкими напряжениями и малыми токами. Одно из наиболее важных их применений — использование в качестве запускающих схем для мощных тиристоров. Глава 4 Оми ческий кон Ьв ~Е ~ве й а Рис. 38. Однонереходный транэнстор. я - упрощенная конструкння в схема включення; б — аквявалентная схема.
4.6.1. Однопереходиые транзисторы Однопереходный транзистор принадлежит к семейству тиристоров. Подобно тиристору, он обладает высоким импедансом в закрытом состоянии и низким импедансом в открытом состоянии. Однако переключение из закрытого в открытое состояние происходит не за счет регенеративного процесса, а за счет модуляции проводимости. Однопереходный транзистор является трехполюсником с одним эмиттерным переходом и двумя базовыми контактами.
Конструкция прибора относится к сплавным структурам на брусках германия, впервые описанным Шокли, Пирсоном и Хайнсом (39), В то время такая структура называлась нитевидным транзистором. В процессе развития прибор имел объемную структуру, затем диффузионно-планарную и, наконец, эпитаксиально-планарную. Изменялось и его название от «диода с двойной базой» до последнего — «однопереходного транзистора> 140 — 441. Его упрощенная конструкция приведена иа рис. 38, а. Два омических базовых контакта называются базой 1 (В1) и базой 2 (В2), Между контактами В1 и В2 расположен р — п-переход, называемый эмиттерным. Эквивалентная схема однопереходного транзистора приведена иа рис, 38, б.
При нормальных условиях работы вывод В1 заземлен, а на базу В2 подано положительное напряжение смещения а~на (рис, 38, а). Сопротивление между В1 и В2 обозначим через Ран, между В2 и А — через йн, и между А и В1 — через Рн, Янн = = Рн, + Рн,). Величины б„и 6„— избыточная дырочная и электронная проводимости между эмиттером и В1. Внешнее напряжение е'нн задает ток и электрическое поле вдоль полупроводникового стержня и приводит к появлению напряжения на псобласти эмиттерного перехода, которое составляет т1-ю часть пРиложенного напРЯжениЯ $'нн. Коэффициент т1 называют внУ- ~вУ Юв Тириаиоры Жтаста отсечки Рнс.
Э9. Вольт-амперная характеристика и условное обозначение однопереходного транзистора. тренним коэффициентом деления, и для него можно написать выражение Рв~ ~~в~ Рв1+ Рва йвв (Е9) Когда эмиттерное напряжение )1в меньше Чадив, эмиттериый переход смещен в обратном направлении и в цепи эмиттера протекает лишь небольшой обратный ток насыщения. Если напряжение ~в превышает ~))г в на величину, равную прямому падению на эмиттерном переходе, в стержень инжектируются дырки.
За счет электрического поля внутри полупроводникового стержня дырки будут двигаться по направлению к базе 1, увеличивая проводимость стержня в области между эмиттером и базой 1. При повышении тока 1в напряжение на эмиттере падает из-за увеличения проводимости, а прибор оказывается на участке характеристи ки с отри цательным сопротивлением. Вольт-амперная характеристика и условное обозначение одно- переходного транзистора приведены на рис.
39. Отметим две важные точки на кривой — максимальное и минимальное напряжения. В этих точках наклон 67 161в = О. Область с током, меньшим 1„, называют областью отсечки (закрытое состояние). Область между максимальным и минимальным напряжением называют областью отрицательного сопротивления (здесь важна модуляция проводимости). Область с током, превышающим называют областью насыщения (открытое состояние). Время переключения из точки с максимальным напряжением к точке с минимальным напряжением зависит от геометрии прибора и условий смещения. Оно пропорционально расстоянию от эмиттера до кон- такта к базе 1 (45!.
~Г и н тт б Рис. 40. Мультивибратор на однонереходном транзисторе (461. а — простейшая схема мультивнбратора; б — Форма релаксанионных колебаний. Однопереходный транзистор можно использовать в качестве мультивибратора (рис. 40, а) (461. Конденсатор С, через сопротивление Р, заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет 1' „ после чего транзистор переключится (открытое состояние) и конденсатор С, начинает разряжаться через сопротивление Рнт.
Когда напряжение на эмиттере снижается до -2 В, транзистор выключается и цикл повторяется. Формы напряжения на конденсаторе Гн и выходного напряжения приведены на рис. 40, б. Период колебаний равен т=К,С,1п(, ' „). (70) Выходное напряжение .может быть подано на тиристор для его переключения. 4.6.2. Программируемый однопереходный транзистор Программируемый однопереходный транзистор представляет сооой р — л — р — п-прибор с анодным управляющим электродом (контакт управляющего электрода подсоединен к а-базе вместо р-базы, как в обычном тиристоре).
Структура прибора, его условное обозначение и типичная схема включения приведены на рис. 41. Форма колебаний, наблюдаемых в такой схеме, похожа на форму колебаний в схеме с однопереходным транзистором (рис. 40, б). Период колебаний также вычисляется по формуле (70), если положить т1 = Рй/(И, + Ра)„где Я, и Ра — сопротивления делителя напряжения. При заданном произведении РС частотой .колебаний можно управлять, изменяя элементы Д, и (или) Р,. Следовательно„ ирограммируемый однопереходный транзистор является более гибким пуибором для использования в качестве генератора, чем однопереходный транзистор.
а Е д Рис. 41. Программируемый однопереходиый транзистор (6). а структура; б — условное обозначение; в — тииичиаа схема. 4.6.3. Кремниевый однонаправленный переключатель Кремниевым однонаправленным переключателем называют р — и — р — п-прибор с анодным управляющим электродом, аналогичный программируемому однопереходному транзистору. Это тиристор небольшого размера с лавинным диодом, встроенным между анодным управляющим электродом и катодом.
Когда напряжение на анодном управляющем электроде превышает напряжение лавинного пробоя диода, переключатель включается. Его вольт-амперная характеристика такая же, как характеристика тиристора. Эти приборы могут быть использованы в качестве релаксационного генератора (рис.
40, а). Поскольку напряжение включения ограничено пробивным напряжением диода и ток включения достаточно велик, то диапазон возможных времен задержки генератора на кремниевом однонаправленном переключателе ограничен сильнее, чем для генератора на однопереходном транзисторе. Так как напряжение пробоя встроенного лавинного диода слабо зависит от температуры, то $~ и также обладает слабой температурной зависимостью. Следовательно, эти переключатели пригодны для создания стабильных генераторов низкого напряжения. 4.6.4. Кремниевый двунаправленный переключатель Кремниевый двунаправленный переключатель состоит из двух однонаправленных переключателей, соединенных противоположными выводами и выполненных на одной и той же кремниевой подложке.
Его вольт-амперная характеристика подобна характеристике триака. Этот переключатель работает при положительных и отрицательных полярностях приложенных напряжений. Он особенна полезен для запуска триака при разнополярных импульсах напряжения смещения Уд. Глава 4 -Уок -иок Рис, 42. Плзнарный полевой тиристор ~471.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
