УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТИРИСТОРА




Тиристором (от греч. thyra - дверь и резистор), называется полупроводниковый прибор, содержащий три p-n перехода и четыре слоя с чередующимися типами проводимости. Тиристоры обладают односторонней проводимостью от анода к катоду. Различают диодные тиристоры (динисторы) и триодные (управляемые) тиристоры. Условные графические обозначения динистора и тиристора, а также внешний вид некоторых типов тиристоров представлен на рис.

динистор тиристор

Условное графическое обозначение и внешний вид динистора и тиристора

Электрические характеристики тиристоров близки к характеристикам идеального ключа. Они могут находиться только в двух состояниях:

- закрытом – сопротивление более 100 кОм;

- открытом – сопротивление 0,01…0,1 Ом.

Общим признаком, характерным для четырёхслойных полупроводниковых структур, является регенеративный процесс, происходящий при открывании (переходе из закрытого в открытое состояние). Регенеративный процесс возникает из-за внутренней положительной обратной связи. Рассмотрим работу неуправляемого диодного тиристора – динистора. Структура динистора представлена на рис.

Структура динистора

При приложении к динистору напряжения в полярности, указанной на рис. (+ к аноду, - к катоду), переходы П1 и П3 открыты, а П2 закрыт. Через динистор проходят два встречных потока зарядов:

- дырки из слоя p 1 через n 2 в p 3;

- электроны из слоя n 4 через p 3 в n 2.

В базах n 2 и p 3 эти носители зарядов частично рекомбинируют, и в переход П2 входит лишь часть этих потоков, определяемая коэффициентами передачи токов a1 и a2. Также через переход П2 проходит ток не основных носителей зарядов, представляющий собой обратный ток закрытого перехода I К.ОБР. Тогда суммарный ток через переход П2 составит

. (14.1)

Но по первому закону Кирхгофа ток в неразветвлённой цепи одинаков на любом её участке, следовательно

, (14.2)

где I – ток во внешней цепи.

Так как , , тогда из выражений можно записать , причём a2 > a1.

Регенеративный процесс (из-за внутренней положительной обратной связи) учитывается коэффициентом лавинного умножения М. С учётом этого коэффициента получим

. (14.3)

Следовательно, ток закрытого динистора определяется обратным током перехода П2. В лекции 1 было отмечено, что с ростом обратного напряжения возрастает обратный ток закрытого p-n перехода, а в лекции 9 – что этот ток возрастает и с ростом температуры.

На рис. была показана зависимость коэффициента передачи тока эмиттера транзистора от величины тока эмиттера. Из рисунка следует, что для малых значений тока a<<1. Но с увеличением тока a быстро увеличивается.

Если увеличивать напряжение во внешней цепи динистора, начнёт увеличиваться обратный ток перехода П2. Увеличение этого тока вызовет рост коэффициентов передачи a1 и a2 транзисторов. Когда напряжение во внешней цепи достигнет значения, при котором M ×(a1 + a2) = 1 (напряжение включения U вкл), ток, в соответствии с выражением (14.3), резко возрастёт, наступит насыщение общего коллекторного перехода П2, и динистор откроется. Это явление иллюстрирует вольтамперная характеристика динистора, представленная на рис.

Вольтамперная характеристика динистора

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2021-07-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: