(495)510-98-15
Меню
Главная »  Классификация электронных систем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184

Тиристоры выпускаются на очень широкий диапазон токов (от десятков миллиампер до сотен ампер) и напряжений (от десятков вольт до тысяч вольт).

Изготовляются тиристоры из кремния. В монокристалле кремния создаются четыре слоя с перемежающейся проводимостью р-п-р-п, разделенные тремя p-n-переходами Пи Я2 и Я3: Слой рх выполняет в тиристоре функции анода, а слой п2 - функции катода

При сообщении аноду положительного потенциала по отношению к катоду тиристор после его открытия пропускает прямой ток /а. При обратной полярности анодного напряжения через прибор проходит обратный ток 1Ь.

Тиристоры, выпускаемые на рабочее напряжение от десятков до сотен вольт и на токи от десятков миллиампер до нескольких ампер, относят к группе маломощных. Тиристоры, изготовляемые на напряжение до 1000 в и более и на токи до 150-200 а при воздушном охлаждении и до 350 а при водяном охлаждении, относят к группе мощных приборов.

Маломощные приборы применяются главным образом в релейных системах и маломощных коммутационных устройствах, а приборы, пропускающие большую мощность, - в преобразовательных системах.

Кроме разделения по диапазонам мощностей, тиристоры классифицируют также по способам управления.

Если тиристор имеет только два основных электрода (анод и катод), то включение его (перевод в открытое состояние) и выключение (перевод в запертое состояние) достигается путем изменения полярности напряжения питания. Такие тиристоры называют неуправляемыми.

Если же тиристор выполнен с третьим электродом, выполняющим функции органа управления ЭУ (см. рис. 6.20, в), то перевод тиристора из закрытого состояния открытое может быть выполнен также с помощью тока управления. Такие тиристоры называют управляемыми. Управляемым тиристорам отвечают на рис. 6.20, б пунктирные участки вольт-амперной характеристики и соответственно линии нагрузки MN и М ЛГ.

При возможности выполнения в тиристоре только операции включения управляемые тиристоры называют одно-операционными. Если же в тиристоре возможно выполнение также и операции выключения с помощью тока управления (что достигнуто пока только в маломощных тиристорах), то их называют двухоперационными.

В данной главе рассматриваются физические процессы, одинаково относящиеся как к маломощным, так и мощным тиристорам а рабочие характеристики и параметры рассматриваются главным образом применительно к классу маломощных приборов.

Характеристики и параметры мощных тиристоров, как уже указывалось, описываются в следующей главе.



6) Физические процессы в неуправляемом тиристоре и построение его вольт-амперной характеристики

Структурная схема неуправляемого тиристора приведена на рис. 6.21, а. На схеме указаны примерные значения концентраций носителей в четырех его слоях plt пъ р2 и п2. Они создаются путем диффузии в исходный монокристалл n-проводимости (имеющий длину порядка 240-260 мк) вначале акцепторной примеси (алюминий, бор), образующей слои рг и р2 (толщиной порядка 40-60 мк), а затем донорной примеси (фосфор), образующей наружный слой п2 (толщиной порядка 10-15 мк). Остаточная толщина слоя пг исходного монокристалла равна примерно 120-140 мк.

При сообщении тиристору положительного (прямого) напряже: ния, когда анод А (слой рх) положителен, а катод К (слой п2) отри-


Рис. 6.21. Схема движения носителей в тиристоре, проходящих через эмит терные переходы Пх и П3 (а) и составляющие тока в слоях тиристора (6)

цателен напряжение питания распределяется между тремя его переходами Пъ П2 и Я3 с полярностью, указанной на рис. 6.21, а.

При указанном чередовании слоев и полярности напряжени на переходах слой рг выполняет функции одного эмиттера, инжектирующего дырки в слой Пу (базу), а слой п3 выполняет функции второго эмиттера, инжектирующего электроны во вторую базу р2. Нерез тиристор проходят при этом два встречно направленных потока носителей: дырок, уходящих от эмиттера рх через базу пх в базу р2, и электронов, уходящих от эмиттера п2 через базу р2 в базу пг. В базах электроны и дырки частично рекомбинируют между собой. Так как встречное движение носителей противоположных знаков создает ток одного и того же направления (учитываемого по движению положительных зарядов), полный ток, проходящий через тиристор, создается на одних участках (в эмиттерных слоях) главным образом электронами или дырками, а на других участках (в базах) ток представляет собой сумму дырочной и электронной составляющих токов. При этом в любом из сечений тиристора результирующий ток имеет одно и то же значение.

Наличие двух встречно направленных потоков явилось основанием к рассмотрению тиристора (в целях упрощения анализа),



состоящим как бы из двух сочлененных между собой транзисторов со слоями р-п-р и п-р-п (рис. 6.21, б).

Транзистор типа р-п-р содержит слои plt пх и р2, разделенные переходами Я, и Я2, а транзистор типа п-р-п содержит слои п*>, р.г и пи разделенные переходами Я3 и Я2.

При таком сочленении транзисторов слой пх выполняет одновременно функции базы первого триода и функции коллекторного слоя второго триода, а слой р2 выполняет функции базы второго триода и одновременно функции коллектора первого триода.

Переходы Я, и Я3 являются эмиттерными соответственно у первого и второго триодов. Переход Я2 является общим (центральным) коллекторным переходом у обоих триодов.

Эмиттерные переходы при указанной на рис. 6.21, .полярности открыты. Поэтому они воспринимают на себя малые доли от общего напряжения, приложенного к тиристору, а коллекторный переход Я2 смещен в обратном направлении, в связи с чем он воспринимает наибольшую часть напряжения питания.

Уходящий через открытый переход Я, в базу п, поток дырок образует дырочную составляющую эмиттерного тока /р. Небольшой поток электронов, выходящий из базы п, в эмиттерный слой ръ образует электронную составляющую эмиттерного тока / .

Аналогично через открытый переход Я3 входит в базу /?2 электронная составляющая эмиттерного тока / , а в эмиттерный слой п2 входит из слоя р2 небольшая дырочная составляющая тока 1Р.

Так как концентрация основных носителей в базах на два порядка величины меньше концентрации носителей в эмиттерах, то составляющими тока Гп и Гр по сравнению с 1р и / можно пренебречь. Тогда в силу непрерывности тока можно записать, что

/Р =/ =/. (6-1)

Часть дырочного потока, вошедшая через эмиттерный переход П1 в базу пх (рис. 6.21, б), частично рекомбинирует с электронами, образуя при этом рекомбинационную составляющую дырочного тока /р (1 - кр), а остальная часть дырочного потока, уходящая в слой р2, образует транзитную составляющую дырочного тока /рКр. Аналогично рекомбинирующаяся в базе р2 доля электронного потока образует рекомбинационную составляющую электронного тока / (1 - к„), а проходящая в базу п, остальная часть электронного потока образует транзитную составляющую электронного тока / а„. Множители ар и а„ представляют собой коэффициенты передачи дырочного и электронного токов через базы щ и р2.

Кроме зарядов, вносимых в каждую из баз тиристора рекомби-национными и транзитными составляющими токов, в общем балансе зарядов в базах принимают также участие неосновные носители, переносимые полем в коллекторном переходе из одной базы в другую. Эти заряды образуют составляющие собственного тока коллек-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.