Тринисторы

Структура тринистора подобна структуре динистора, только вводится управляющий электрод, который подключается к базе n1.

П1П2П3

p1 n1 p2 n2

+ U_у - I_б

I_п

+U -

В данной структуре к Б n1 подключается источник внешнего напряжения, через который протекает ток I_Б, он смещает переход П1 в прямом направлении.

В тринисторе термин «эмиттер» сохраняется за областью p1, область n2 называется коллектором.

При суммировании тока I_Б с током через всю структуру происходит процесс, подобный увеличению коэффициента усиления по току в Б n1. Из-за этого лавинообразный процесс при I_Б>0 наступает при меньшем напряжении на такой структуре. С помощью тока I_Б можно менять величину U_вкл.

I I_б1 I _б2> I_б1>0

I _б0=0

I _б2

U

Кривая при I_Б =0 повторяет характеристику динистора. С увеличением I_Б U_вкл уменьшается, но увеличивается ток I_вкл. Участок отрицательного сопротивления уменьшается, также I_выкл уменьшается.

При некотором I_Б участок с отрицательным сопротивлением исчезает вообще. В этом случае ВАХ называется спрямлённой характеристикой.

На начальном участке характеристики тринистора представляют собой выходные характеристики БТ, включённого по схеме с ОЭ. К параметрам БТ добавляются U_вкл и I_вкл.

Схема тринисторного однополупериодного выпрямителя

В момент подачи управляющего импульса в цепь управления амплитудой тока I_y=E_y / (R_i +R), где R_i – внутреннее сопротивление управляющего генератора, R – входное сопротивление тринистора, через тринистор начинает протекать ток синусоидальной формы. В момент времени t=T/2 , когда ток в нагрузке меньше I_вкл, тринистор запирается. Напряжение прикладывается к тринистору, вызывает скачок напряжения. При приложении U_обр тринистор, даже при подаче управляющего импульса, не открывается. Момент подачи управляющего импульса можно изменить и регулировать таким образом величину U_вых выпрямителя.

R_н E_н t

R_i

E_н E_у t

E_у

I_н t

U_Т t

Симисторы

Проводит ток в обоих направлениях. Этот трёхэлектродный прибор может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот при любой полярности напряжения на основном электроде. При этом переключение из закрытого в открытое состояние осуществляется сигналом управления, подающимся на управляющий электрод, а выключение – изменением полярности или отключением напряжения на основном электроде.

Для симистора нет понятия анод/катод, поэтому электроды называются: СЭ – силовой электрод;

СЭУ – силовой электрод со стороны управляющего входа.

+E_у- I

УЭСЭУ П0n0 УЭ СЭУ I_у=0

П1 n1 p1

СЭ П2 n2

n3 П4 П3 p2 I_у=0 U

СЭ R_н

E_н

Полупроводниковая структура симистора представляет собой пластину, в которой в процессе изготовления прибора создаются чередующиеся слои основных электродов. Полупроводниковая структура содержит 5 слоёв p- и n- типов. Исходный материал– слой n2, остальные слои получаются в процессе изготовления прибора.

Верхний слой n-типа состоит из двух участков: n1 под СЭУ и слой n0 под УЭ. Часть слоя p1 находится между слоями n1 и n2, а часть – выходит под контакт СЭУ. Слой n3 выходит под контакт СЭ. Слой p2 частично находится между слоями n2 и n3, а частично выходит под контакт СЭ.

Полупроводниковая структура имеет 5 p-n-переходов.

Переходы П0, П1, П4 не обладают хорошими блокирующими характеристиками, а П2 и П3 обладают хорошими характеристиками.

Приложим к СЭУ отрицательное напряжение относительно СЭ. В этом случае на правой половине структуры переходы П1 и П3 будут смещаться в прямом направлении, а переходы П2 и П4 – в обратном.

Левая часть структуры представляет для тока очень большое сопротивление, т.к. там 2 p-n-перехода смещаются в обратном направлении.

Правая часть структуры может быть открытой и проводить ток, т.к. 2 перехода смещаются в прямом направлении, а 1 переход – в обратном.

Если теперь приложить положительное напряжение относительно СЭУ на управляющий электрод, то p-n-переход П1 включится в прямом направлении и переведёт правую часть в проводящее состояние.

Принцип действия, статические и динамические характеристики правой половины будут соответствовать аналогичным характеристикам тринистора.

Приложим к СЭУ «+», к СЭ – «-». Тогда переходы П2 и П4 включатся в прямом направлении, а П1 и П3 – в обратном. В этом случае правую часть структуры можно рассматривать как структуру, которая не может быть включена. Работу прибора будет определять левая часть структуры, в которой 2 перехода П2 и П4 включаются в прямом направлении, а П3 – в обратном.

Полярность на УЭ может быть такая же, как и в предыдущем случае («+» - УЭ, «-» - СЭУ): П1 смещается в прямом направлении. Однако более эффективно включение будет происходить, если подавать на УЭ «-» относительно СЭУ: в прямом направлении смещается переход П0, которое будет определять время включения симистора.