bankin_iit_1

Рисунок 41

Преимущество МДП – транзисторов перед полевыми с управляемым p– n–переходом является гораздо большее входное сопротивление, 10 10 Ом, существенно меньшие межэлектродные емкости.

Рисунок 42

Рисунок 43

Условно-графическое обозначения МДП транзистора с встроенным каналом n-типа изображено на рисунке 42, а; с каналом р – типа на рисунке 42, б; с каналом n–типа с выводом от подложки на рисунке 42, в; с каналом р – типа с выводом от подложки на рисунке 42, г. Аналогично классифицируется условно-графические обозначения МДП транзисторы с индуцированным каналом (рисунок 43,а,б,в,г).

Широкое распространение получили МДП–транзисторы в интегральных микросхемах благодаря удобной технологии изготовления, низкой стоимости, высокому входному сопротивлению, малому собственному шуму, а также большому коэффициенту усиления напряжения и мощности.

5. ТИРИСТОРЫ

5.1 Основные определения

51

Тиристором называют полупроводниковый прибор, имеющий три или более р – n переходов, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

На основе этой структуры в зависимости от числа выводов могут быть изготовлены два типа тиристоров: диодные называемые динисторами и триодные называемые тринисторами.

Классификация и условные графические обозначения тиристоров изображена в виде схемы на рисунке 44.

тод. Триодные тиристоры кроме двух основных имеют третий вывод управляющего электрода УЭ, от одного из внутренних слоев или .

Исходным материалом служит кремний n – типа, в кристалле которого создается структура p – n – p – n .

Слои и имеют большую концентрацию примесей, а и особенно меньшую. Пластины кремния с готовой четырехслойной структурой припаивают к кристалодержателю. Контакты площадки создают металлизированием, а соединение их с внешними выводами осуществляется через вольфра-

мовые прокладки.

Рассмотрим принцип действия без влияния цепи управления т.е. как динистор. При таком рассмотрении его крайние слои называют эмиттерами, а средние базами. Таким образом переход П является эмиттерным переходом VТ1, а переход П является эмиттерным переходом транзистора VТ2, переход П является общим переходом транзисторов с коллекторным переходом.

52

–коэффициент передачи тока эмиттера. Для транзистора VТ2 аналогично –

Э. Кроме того, через коллекторный переход П протекает суммарный обратный ток обоих транзисторов К.ОБР., обусловленный движением неос-

новных носителей заряда – дырок из слоя n1 в слой р2 и электронов из в

.

Полный ток через коллекторный переход равен сумме этих трех состав-

54

основных носителей заряда в базах усиливается инжекция носителей заряда в базы из эмиттеров, что вызывает еще большее возрастание коэффициентов

мгновенно и неуправляемо, а напряжение на тиристоре падает, т.к. ни на одном из переходов нет обратного напряжения. Это участок 2 (рисунок 47).

55

В открытом состоянии все три перехода находятся под прямым напряжением, обратный ток коллекторного перехода отсутствует. Ток в основной цепи создается движением инжектируемых из эмиттеров носителей заряда. С увеличением приложенного напряжения возрастает напряжение на p – n переходах и растет ток.

С уменьшением напряжения на тиристоре в открытом состоянии, ток тиристора уменьшается, а при определенном значении тока тиристор перехо-

дит в закрытое состояние. Наименьший ток в основной цепи, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоянии, называется током удержания тиристора УД.

Такой способ включения используют только в схемах с динисторами.

5.2 Тиристор

Тиристор - полупроводниковый прибор у которого помимо основной цепи между анодом и катодом имеет цепь управления. Для этой цели нужен вывод управляющего электрода УЭ. Назначении цепи управления состоит в управлении моментом включения тиристора при напряжениях в основной

На рисунок 49,а изображена схема включения тиристора с цепью управления; на рисуноке 49,б,в,г условные графические обозначения динистора, тринистора с управлением по катоду и по аноду соответственно; на рисунке 49, д – схема включения тиристора.

56

Рисунок 49

Рассмотрим влияние тока управления на работу тиристора при прямом напряжение между анодом и катодом в схеме рисунок 49, а. В основную цепь включены источник питания А и нагрузка Н. В цепь управления включен источник управляющего сигнала У, дающий ток управления У. Полярность источника совпадает по знакам с прямым напряжением на переходе П .

При включении цепи управления ток У, проходя от управляющего электрода через переход П к катоду, добавляется к току эмиттера Э2 и вызывает увеличение коэффициента передачи тока . В результате этого возрастает ток коллекторного перехода П , а значит, и ток в цепи тиристора, и переключение тиристора происходит при меньшем напряжении на нем. Чем больше ток управления, тем меньше напряжение, при котором открывается тиристор. Это отражает семейство вольт–амперных характеристик, снятых в прямом направлении при разных значениях тока управления (рисунок 50). При определенном значении тока управления, называемым током управления спрямления УС, прямая ветвь характеристики спрямляется, участок закрытого состояния 1 отсутствует; тиристор при прямом напряжении открыт, как диод.

Ток управления влияет только на крутизну участка 1 закрытого состояния тиристора и напряжение перехода в открытое состояние; на рабочий участок характеристики в открытом состоянии ток управления не оказывает влияния. После включения тиристора цепь управления может быть разомкнута, а тиристор будет продолжать работать в открытом состоянии.

Благодаря этому свойству в практических схемах используют автоматическую подачу кратковременных импульсов тока управления для включения тиристора в нужный момент времени.

57

Рисунок 50

Выключение тиристора – переход в закрытое состояние – может быть осуществлено уменьшением тока до величины, меньшей тока удержания, или изменением полярности основного напряжения А на обратную.

Рисунок 51

Обратная ветвь характеристики, как было сказано, соответствует обратной ветви вольт–амперной характеристики диода (участок 4 на рисунок 50). При обратном напряжении, равном напряжению пробоя ОБР.ПРОБ. происходит лавинный пробой тиристора (участок 5).

5.3 Симметричный тиристор

Симметричным тиристором, или симистором, называют тиристор, который переключается из закрытого состояния в открытое как в прямом,

так и в обратном направлении. Он имеет симметричную вольт–амперную характеристику, т.е. одинаковые по виду прямую и обратные ветви. В связи

58

с этим симисторы применяют как переключающие приборы в цепях переменного тока.

Симметричные тиристоры разделяют на диодные и триодные. Диодный симметричный тиристор (диак) включается при достижении как в прямом, так и в обратном направлениях определенного значения между основными выводами, равного напряжению переключения. Триодный симметричный тиристор (триак) включается как в прямом, так и в обратном направлениях при подаче сигнала на его управляющий электрод.

Структура симистора характеризуется большим, чем четыре, числом чередующихся областей р – и n – типа и, соответственно, имеет не три, а больше число переходов: для диака пять слоев и четыре перехода, для триака– шесть и более слоев, пять и более переходов

Рассмотрим структуру и принцип действия симистора, на рисуноке 52, а изображен эквивалент в виде двух тиристоров; 52,б,в – условные графические обозначения диака и триака; 52,г – схема включения триака.

Эту структуру можно рассматривать как два обычных тиристора, включенных встречно–параллельно. Первый из них включает часть структуры

слоя приводит в свою очередь к увеличению

59

Рисунок 52

прямого напряжения на переходе , под действием которого усиливается

импульсов управляющего сигнала происходит мгновенно, и тиристор переключается в открытое состояние при меньшем напряжение между основными электродами, чем напряжение переключения при отсутствии тока управления.

Рисунок 53

При перемени полярности напряжения в основной цепи – процессы происходят так же, как в обычном тиристоре. Импульс управляющего сигнала создает дополнительное прямое напряжение на переходе П , и через него проходит ток управления У, вызывая переключение симистора из закрытого состояния в открытое.

60