Триодный тиристор - тринистор

Как уже говорилось в случае диодного тиристора, чтобы перевести тиристор в открытое состояние, необходимо накопить избыточный отрицательный заряд в базе Б₁ и положительный в базе Б₂. Это осуществляется в динисторах путем увеличения уровня инжекции через эмиттерные переходы П1 и П3 при увеличении напряжения на тиристоре до напряжения включения V_В. На практике возникает необходимость управления значением напряжения включения, что можно осуществить дополнительным введением объемных зарядов в базы Б ₁ и Б ₂. Для этого достаточно в одну из базовых областей с помощью управляющего электрода ввести основные носители тока. Использование той или иной базы приводит лишь к изменению полярности управляющего напряжения V_У, подводимого к управляющему электроду. Такие тиристоры с управляющим выводом и называются триодными тиристорами или тринисторами (рис. 13.6). При этом на управляющий электрод подается напряжение такой полярности, чтобы прилегающий к этой базе эмиттерный

а) б)

Рис.13.6. Электрическая схема включения тринистора с управлением по аноду а) и по катоде б)..

переход был включен в прямом направлении. Если управляющий электрод подключен к базе Б₁, то такой тринистор называется с управлением по аноду (рис. 13.6, а), а если к базе Б₂, то с управлением по катоду (рис. 13.6, б).

Рассмотрим тринистор с управлением по аноду. Для анализа его работы также можно воспользоваться транзисторной моделью тиристора (рис. 13.5). При V_У = 0 работа тринистора ничем не отличается от работы динистора. Если же V_У > 0, то переход П1 получит дополнительное прямое смещение и через переход потечет дополнительный ток I_У. Этот ток вызовет возрастание коэффициента передачи тока α₁ транзистора VT1, что облегчит выполнение условия (13.7 или 13.10), при котором тиристор переходит в открытое состояние. Таким образом, при V_У > 0 отпирание тиристора произойдет при меньшем напряжении на его аноде. На рисунке 13.7 приведены вольтамперные

Рис.13.7. Вольтамперные характеристики тринистора.

характеристики тринистора при трех значений управляющего тока. При достаточно больших значениях тока I _у = I_кр вольтамперная характеристика тиристора вырождается в прямую ветвь вольтамперной характеристики диода. Критическое значение тока I _у, при котором на вольтамперной характеристике тиристора исчезает участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и тринистор включается, минуя запертое состояние, называется током спрямления.

Выведем уравнение вольтамперной характеристики тринистора. Аналогично, как и для динистора, только с учетом управляющего тока, соотношения (13.2)-(13.4) примут вид:

и , (13.10)

(13.11)

. (13.12)
При наличии лавинного умножения носителей тока М в переходе П2 (13.12) примет вид: . (13.13)

Уравнения (13.12) и (13.13) описывают вольтамперные характеристики тиристора, поскольку коэффициенты α ₁, α ₂ и М зависят от напряжения V.

Для перевода тринистора из открытого состояния в закрытое необходимо уменьшать напряжение на аноде или подать на управляющий электрод импульс обратной полярности.

13.5. Симметричные тиристоры – симисторы

Симистор имеет четыре р-п перехода и два вывода или при наличии управляющего электрода пять р-п переходов и три вывода. В первом случае симистор называют диаком, а во втором случае – триаком. Их структура показано на рисунке 13.8.

Рис. 13.8. Структуры диака а) и триака б).

Как видно из структуры диака (рис. 13.8, а), нижняя п₁ и верхняя п₃ области являются укороченными и имеют общие металлические контакты (электроды Э ₁ и Э ₂) с соседними областями р₁ и р₂ соответственно. Если к Э ₁ приложим положительное напряжение, а к Э ₂ – отрицательное, то распределение напряжений будет такое, что переходы П2 и П4 получат прямое смещение, а переходы П1 и П3 –обратное. При этом обратно смещенный переход П1 практически не сказывается на работе прибора и симистор ведет себя как диодный тиристор с областями р₁-п₂- р₂-п₃ с током I₁. Если же наоборот, к Э ₁ приложим отрицательное напряжение, а к Э ₂ – положительное, то переходы П1 и П3 получат прямое смещение, а переходы П2 и П4 –обратное. При этом обратно смещенный переход П4 практически не будет сказываться на работе прибора и симистор ведет себя как диодный тиристор с областями р₂ -п₂ -р₁ -п₁. Направление тока I₂ в цепи будет противоположным току I₁. Таким образом, неуправляемый симистор можно представить как два встречно-параллельно включенных динистора (рис. 13.9, а): при одной полярности приложенного напряжения работает как динистор одна половина, а при другой полярности - вторая половина. Вольтамперная характеристика симистра, поэтому, будет состоят из двух симметрично расположенных вольтамперных характеристик динисторов (рис.13.9,б).

При наличии управляющего электрода симистора (рис. 13.8, б) появляется возможность управления напряжением включения симистора. Если I_у = 0 (рис. 13.9, б) получаем вольтамперную характеристику неуправляемого симистора – диака, а при I_у > 0 – управляемого симистора - триака, причем с ростом тока

а) б)

Рис. 13.9. Эквивалентная схема а) и вольтамперная характеристика симистра б).

управления уменьшается напряжение включения симистора.

Дата добавления: 2015-05-06