торного перехода IKp и 1кп. Когда полярность напряжения на коллекторном переходе соответствует обратному смещению, в базу щ входит электронная составляющая собственного тока коллекторного перехода 1кп, а в базу р2 входит дырочная составляющая этого тока 1кр. Сумма этих составляющих образует полный собственный ток коллекторного перехода:

h = hP + hn- (6.2)

Соотношение между составляющими тока 1кр и 1кп зависит от концентрации неосновных носителей в базах пг и р2.

Так как ни одна из баз неуправляемого тиристора не имеет внешнего вывода (через который могли бы поступать носители в базу извне), а закон зарядной нейтральности (выражающийся в одинаковом числе зарядов обоих знаков в любом полупроводниковом объеме при отсутствии в нем электрического поля) должен всегда соблюдаться, то заряды разных знаков в каждой из баз, и создаваемые ими токи должны быть одинаковы.

Баланс зарядов в базе пх создается (см. рис. 6.21, б): а) приходящими из эмиттера рг дырками, образующими рекомбинацион-ную составляющую тока Ip (1 -ар) (транзитная составляющая дырочного тока 1рар не изменяет баланса зарядов, поскольку она входит и уходит из базы пх), б) электронами, приносимыми транзитной составляющей электронного тока 1пап, и в) входящими электронами и уходящими дырками, создающими составляющие собственного тока коллекторного перехода 1кп и 1кр.

При учете всех составляющих тока баланс зарядов в базе пх определяется следующим равенством:

1р (1 - ар) - 1кр = 1пап + 1кп. (6.3)

С учетом формул (6.1) и (6.2) равенство (6.3) может быть переписано в таком виде:

/[1-( Р + а„)] = /к. (6.4)

К такому же равенству приходим, если рассматривать баланс зарядов в базе р2.

Появление в формуле (6.4) полного собственного тока /к коллекторного перехода, а не отдельных его составляющих, объясняется тем, что унос дырок из базы пг составляющей тока 1Кр равносилен вхождению в нее такого же числа электронов.

Собственный ток коллекторного перехода /к играет весьма существенную роль в режиме работы тиристора. Его численное значение, дополняющее до необходимого уровня дефицит в балансе зарядов, устанавливается благодаря автоматическому изменению напряжения на центральном переходе Я2, возникающему при малейшем отступлении от баланса зарядов в любой из баз. Так, если для баланса зарядов в базе щ не хватает электронов, то на ее границе с коллекторным переходом возрастает положительный потенциал.

Под действием возросшего напряжения на центральном р-я-пере-ходе увеличивается собственный ток коллекторного перехода, и это продолжается до тех пор, пока не достигается полный баланс зарядов. С появлением избытка электронов в базе пг положительный потенциал на ее границе с переходом Я2 снижается, что приводит к уменьшению собственного тока коллекторного - перехода.

Если необходимое изменение собственного тока коллекторного перехода /к, возникающего за счет неосновных носителей в базах, является недостаточным для баланса зарядов, то под действием продолжающего нарастать поля в коллекторном переходе движение носителей в нем ускоряется до такой степени, что они ионизируют атомы в кристалле, создавая тем самым режим размножения носителей, что приводит к дальнейшему росту тока /к.

При размножении носителей, характеризуемом коэффициентом М (см. § 2.3, в), равенство (6.4) принимает следующее значение:

/[1-(арЛ4р + апЛ я)] = /в, (6.5)

где Мр и Мп - коэффициенты размножения носителей дырками и электронами.

Равенство (6.4) [или при наличии процесса размножения носителей равенство (6.5)] устанавливает количественную связь между собственным током коллекторного перехода /к и полным током / тиристора. Оно позволяет найти зависимость между напряжением на тиристоре и проходящим через него током, представляющую собой вольт-амперную характеристику прибора.

Коэффициенты ир и ап, входящие в равенства (6.4) и (6.5), являются нелинейными функциями тока, поэтому искомую зависимость для вольт-амперной характеристики тиристора удобнее найти графически.

Построение вольт-амперной характеристики тиристора выполнено на рис. 6.22, а-е. В качестве исходных величин на рис. 6.22, а нанесены кривые зависимости ар и а„ от тока / (определяемые обычно опытным путем). Более высокие значения коэффициента а„ по сравнению с ар объясняются меньшей толщиной базы р.2 по сравнению с базой пх (см. рис. 6.21, а). Поэтому базу nt принято называть толстой , а базу р2 - тонкой . В толстой базе число актов рекомбинации больше, чем в тонкой, чем и объясняется меньшее значение ар.

Суммируя ординаты кривых ариап и вычитая сумму из единицы (которой на рис. 6.22, а соответствует прямая RT), находим значение величины, заключенной в квадратные скобки равенства (6.4). Значениям этой величины соответствуют ординаты заштрихованных площадок на рис. 6.22, а. Умножая ординаты этих площадок на соответствующие им (на оси абсцисс) значения тока /, находим согласно формуле (6.4) собственный ток коллекторного перехода h в функции от / (кривая /к на рис. 6.22, б). Отрицательные значения /к соответствуют вхождению в базу пх электронной составляющей

собственного тока коллекторного перехода 1кт а в базу р2 - дырочной составляющей этого тока (см. рис. 6.21, б). 1 Значение тока /к уменьшается до нуля, когда ар + ап = 1 (см. рис 6.22, а). Этому значению тока соответствует равенство транзитной и рекомбинационной составляющих тока в базах (рис, 6.22, в).

Рис. 6.22. Построение вольт-амперной характеристики тиристора:

h - кривые зависимости коэффициентов передачи тока ар и ап от нагрузочного тока / ; j6 - кривая зависимости собственного тока коллекторного перехода 1К от нагрузочного тока i\ в - составляющие тока в слоях тиристора при нулевом напряжении на коллекторном переходе; г - составляющие тока в слоях тиристора при положительном напряжении на коллекторном переходе (режим насыщения); д - вольт-амперная характеристика коллекторного перехода; е - вольт-амперная характеристика тиристора

Перенося графически отрицательные значения тока /к на обратную ветвь вольтамперной характеристики коллекторного перехода Ш2[- /к = / (-UK)], нанесенную под осью абсцисс на рис. 6.22, д, -находимте значения -UK7 которые отвечают изменяющемуся току

В процессе нарастания абсолютного значения тока /к рабочая 5гочка перемещается вправо по отрицательной ветви вольт-ампер ной характеристики центрального перехода, а при уменьшении тока llo нуля - влево по отрицательной ветви этой характеристики. Отрицательному максимуму /к отвечает максимальное напряжение на коллекторном переходе - UK max-