Материал: Tverdotila_elektronika

де I1 , I2 , I3 - струми ÅÏ 1, КП та ÅÏ 2 відповідно.

Оскільки всі переходи тиристора з’єднані послідовно, то I1 = I2 = I3 = I A . Тоді

від струмів емітера I1 та I2 (рис. 5.3).

Поки h21Á1 + h21Á 2 <1, диністор перебуває у вимкненому

стані (ділянка II на ВАХ ). При U A =Uââ³ì êí сума h21Á1 + h21Á 2 дорівнюватиме одиниці, і починається за фор-

мулою (5.2) лавиноподібний процес збільшення струму I A .

Лавинний, стрибкоподібний процес ввімкнення тиристора спричиняється дією позитивного зворотного зв’язку.

Величина напруги Uââ³ì êí буде тим більша, чим меншими будуть початкові значення коефіцієнтів передач струмів емітера h21Á1 та h21Á 2 . Для зменшення початкових

значень цих коефіцієнтів ширину однієї з баз роблять значно більшою від дифузійної довжини носіїв заряду. Крім

204

того, щоб забезпечити досить велике значення Uââ³ì êí ,

один з емітерних переходів шунтується розподіленим опором бази (рис. 5.4).

Рисунок 5.4 – Диністор із зашунтованим емітерним переходом

У цьому випадку зменшення коефіцієнта передачі струму забезпечується таким чином. При малих напругах на тиристорі майже весь струм протікає через шунтуючий опір бази, обминаючи правий p-n – перехід. У відкритому стані

диністора опір переходу 3 малий, і струм проходитиме через цей перехід, обминаючи шунтуючий опір бази. При цьому величина h21Á 2 різко зростає. Наявність більш сильної

залежності коефіцієнта передачі від струму анода приводить до підвищення стабільності параметрів ВАХ диністора.

5.1.3 Триністорний режим

Триністор відрізняється від диністора наявністю третього виводу, з’єднаного з базовою областю. Це дозволяє керувати величиною напруги ввімкнення ,

змінюючи струм у колі керувального електрода. Керувальний електрод може з’єднуватися з будь-якою

базою тиристора (рис. 5.5 а, б).

Збільшуючи струм керування IK , можна збільшити коефіцієнт передачі струму h21Á відповідного емітера, це приводить до того, що рівність h21Á1 h21Á 2 1 виконуватиметься при меншій анодній напрузі, і ввімкнення тиристора відбуватиметься при меншому значенні Uââ³ì êí (рис. 5.5 в). Фізично це означає, що накопичення надлиш-

205

кових зарядів у базах структури відбуватиметься швидше, ніж у випадку диністора, тому що джерело напруги керування у колі будь-якої з баз прискорює інжекцію через відповідний ЕП.

IA

Рисунок 5.5 – Структура триністора: а) з керуванням по катоду; б) з керуванням по аноду; в) сім’я ВАХ триністора

Струм і напруга кола керування невеликі, струм у анодному колі може досягати одиниць амперів (у тиристорах середньої потужності) або десятків – сотень амперів (у силових тиристорах) при анодних напругах від десятків – сотень вольтів до тисяч вольтів. Тому триністори – це своєрідні підсилювачі потужності з

коефіцієнтом підсилення 104 105 .

Триністори серед інших тиристорних структур мають найбільше практичне застосування в електроніці. Для більш зручного керування тиристором керувальний електрод з’єднують з базою, що має меншу ширину, оскільки коефіцієнтом передачі струму емітера саме такої транзисторної структури (n-p-n – на рис. 5.5 а і p-n-p – на рис. 5.5 б) легше керувати, ніж коефіцієнтом передачі транзистора з товстою базою.

5.1.4 Симістори

Симетричний тиристор, або симістор, - це тиристор,

206

який має практично однакові ВАХ при різних полярностях прикладеної напруги. Симістор являє собою багатошарову структуру n - ð - n - ð - n типу, що складається з п’яти напівпровідникових областей, типи провідності яких чергуються і утворюють чотири p-n переходи (рис. 5.6).

Якщо до такого тиристора прикласти напругу плюсом до області n1 , а мінусом до області n3 (рис. 5.6 а), то перехід

1 ввімкнеться у зворотному напрямі, і струм, що протікає через нього, буде дуже малим. Робочою частиною у такому режимі буде ð1 - n2 - ð2 - n3 структура, в якій проходи-

тимуть процеси, характерні для диністора.

Якщо зовнішню напругу прикласти плюсом до області n3 , а мінусом до області n1 , то в зворотному напрямі ввімкнеться перехід 4, і робочою частиною симістора буде диністор структури n1 - p1 - n2 - p2 (рис. 5.6 б).

Таким чином, симістор може бути поданий у вигляді двох тиристорів, увімкнених паралельно і назустріч один одному. ВАХ симістора показана на рис. 5.6 в.

207

5.2Способи комутації тиристорів

5.2.1Увімкнення тиристорів

Крім описаного у попередньому параграфі способу ввімкнення тиристора шляхом повільного збільшення анодної напруги до величини Uââ³ì êí , існують й інші

способи.

Увімкнення за допомогою струму керування

Цей спосіб уможливлює ввімкнення тиристора у триністорному режимі у разі, коли на аноді приладу є деяка напруга (U A <Uââ³ì êí ). Тоді, збільшуючи струм IK , можна ввімкнути тиристор. Найбільш поширеним способом керування є імпульсний спосіб. При цьому процес накопичення нерівноважних носіїв відбувається немиттєво, і тому для ввімкнення тиристора необхідно, щоб імпульс струму керування мав певну тривалість і амплітуду. Розглянемо випадок керування по катоду.

Час перемикання тиристора можна розбити на два інтервали, що відповідають різним законам зміни струму через тиристор (рис. 5.7).

Час задержки tç визначається часом дифузії інжектованих з n - емітера електронів через ð - базу до КП. Струм

через КП і, отже, через тиристор зростатиме відчутно лише тоді, коли інжектовані електрони досягнуть КП. На діаграмі рис. 5.7 – це проміжок часу, за який струм збільшиться до 0,1 від усталеного значення (або час, за який анодна напруга на тиристорі знизиться до 0,9 від свого початкового значення).

208