Диодные тиристоры (динисторы)

Тиристоры

Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три и более р – n перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Схематичное обозначение:

	Рис. 4.1. Диодный тиристор

Диодный тиристор – это тиристор, который имеет два вывода, через которые проходит как основной ток, так и ток управления.

Принцип действия:

Рис. 4.2. Структура динистора

Структура динистора состоит из 4-х областей с чередующимся типом проводимости.

	Рис. 4.3. ВАХ тиристора

0)

Соотв. т. О энергетической диаграммы

Рис. 4.4. Энергетическая диаграмма. Первая стадия

1) При подаче прямого напряжения. Дырки и электроны оседают в средней области «Р»

	Рис. 4.5. Энергетическая диаграмма. Вторая стадия

2)

	Рис. 4.6. Энергетическая диаграмма. Третья стадия

В р – переходе накапливается разность потенциалов, которая при достижении определённого значения включает динистор.

3)

	Рис. 4.7. Энергетическая диаграмма. Заключительная стадия

При подаче тиристор прямого напряжения т.е положительного потенциала на аноде, крайние р – n переходы смещены в прямом направлении, поэтому их называют эмиттерными, средний переход шлензен в обратном направлении, поэтому его называют коллекторным соответственно. В таком приборе существует две эмиттерные области и две базовые области.

Большая часть прямого внешнего напряжения падает на коллекторном переходе, т.к он смещён в обратном направлении, поэтому первый участок ВАХ тиристора похож на обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода. С увеличением анодного напряжения, увеличивается прямое напряжение и на эмиттерных переходах, электроны инжектированные из «n» эмит. в р – базу передвигаются к коллекторному переходу, втягиваются по полем и попадают в n – базу, дальнейшему продвижению электронов препятствует потенциальный барьер правого эмиттерного перехода, поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной n – яме, образуют избыточный отрицательный заряд, который понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода вызывает увеличение инжекции дырок из р – эмиттера в n – базу. Инжектированные из р – эмиттера дырки подхватываются полем коллекторного перехода и переходят в р – базу. Дальнейшему их продвижению препятствует потенциальный барьер левого эмиттерного перехода, т.е в р – базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обуславливает увеличение инжекции электронов из n – эмиттера, таким образом в структуре тиристора существует положительная обратная связь по току, т.е увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой. Накопление зарядов в базовых областях равносильно дополнительной разности потенциалов на коллекторном переходе, которая стремится сместить этот переход в прямом направлении, т.е суммарное напряжение на коллекторном переходе будет уменьшаться, в результате высота потенциального барьера коллекторного перехода уменьшается до значения, соответствующего включению этого перехода в прямом направлении.

Таким образом при подаче прямого напряжения на тиристор он может находится в двух состояниях: открытом и закрытом.

Под точкой переключения понимают точку на ВАХ, в которой дифференциальное сопротивление равно нулю, а напряжение на тиристоре достигает max значения. Закрытое состояние соответствует участку 0 – 2 ВАХ. Открытое состояние соответствует участку 3 – 4. В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока за счёт проходящего тока будет поддерживаться избыточный заряд в базах. Если ток уменьшить до некоторого значения, меньше удерживающего тока (Iуд), то в результате рекомбинации и рассасывания уменьшится количество носителей в базах, коллекторный переход сместиться в обратном направлении, тиристор закроется.

Таким образом (Iуд) это минимальный ток, который необходим для поддержания тиристора в открытом состоянии. Структуру тиристора можно представить в виде двух транзисторов:

Рис. 4.8. Структура тиристора

Постоянный ток коллектора этих транзисторов может выразить через эмиттерные токи.

Это токи через 1,2,3 р – n переходы

Коэффициенты передачи тока

обратный ток коллекторного перехода, общий для обоих транзисторов.

Для двухэлектродной структуры (динистор) из-за необходимости выполнения баланса токов токи через все переходы должны быть равны между собой:

ток через тиристор (анодный ток).

Тогда анодный ток через тиристор можно будет найти по:

Это выражение представляет уравнение ВАХ динистора в закрытом состоянии. Статические коэффициенты передачи тока увеличиваются с увеличением эмиттерного тока. При достижении суммарного статического коэффициента =1 анодный ток через тиристор устремляется в бесконечность т.е происходит включение динистора. Поэтому в процессе переключения ток через динистор должен быть ограничен сопротивлением нагрузки. При обратном напряжении на тиристоре т.е при отрицательном потенциале на аноде, эмиттерные переходы смещены в обратном направлении, коллекторные в прямом, в этом случая условий для переключения тиристора нет.

Дата добавления: 2014-01-07