Теоретические сведения

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТИРИСТОРА

Цель работы: изучить тиристоры и исследовать характеристики и параметры триодного тиристора-тринистора.

Теоретические сведения

Тиристорами называют полупроводниковые приборы на основе многослойных (четыре или более слоев) p-n структур, способные переходить из закрытого (непроводящего) состояния в открытое (проводящее) состояние. Тиристоры делятся на неуправляемые, или переключающие, — динисторы, и управляемые — тринисторы. Отдельную разновидность управляемых тиристоров составляют симисторы — многослойные переключающие приборы с вольтамперной характеристикой (ВАХ) для прямого и обратного напряжений. Структура динистора представлена на рисунке.

Подобный прибор можно представить в виде модели, состоящей из двух транзисторов структур p-n-p и n-p-n (рис. 2), что довольно часто применяется на практике для получения аналога динистора.

Рис. 2. Модель аналога динистора

Согласно рисунку 2 ток прибора равен:

э1 э2 I = I = I и складывается из двух коллекторных токов Ik1 и Ik2:

I=Ik1+Ik2

Ikl=a1*Iэ1

Ik2=a2*Iэ2

Через переходы p-n1 и p-n3, работающие в прямом направлении из эмиттеров э1 и э2 в базы б1 и б2, инжектируют неосновные для баз носители, которые уменьшают сопротивление перехода p-n2, увеличивая ток в нем и уменьшая напряжение на нем. Процесс переключения удобно показать на вольтамперной характеристике (рис. 3).

Рис. 3. Вольтамперная характеристика динистора

При повышении анодного напряжения сначала ток растет медленно (участок ОА), прибор заперт, сопротивление перехода p-n2 еще велико и все напряжение источника выделяется на нем. По мере увеличения инжекции сопротивление p-n2 падает, что увеличивает ток. Этот процесс развивается лавинообразно: ток скачком увеличивается, напряжение на переходах p-n1 и p-n2 несколько возрастает (участок BC). Величина тока ограничивается сопротивлением нагрузки RН (точка C). Если уменьшить ток через прибор, то при некотором его значении, называемым удерживающим током IУД (точка B), прибор переходит скачком в закрытое состояние. При обратном напряжении на динисторе ВАХ имеет вид, аналогичный для обратного тока обычных диодов, поскольку переходы p-n1 и p-n3 теперь будут находиться под обратным напряжением. Если на одной из баз сделать вывод (чаще на базе вблизи катода), то мы получаем управляемый переключающий прибор — тринистор. В таких приборах база б2 значительно шире базы б1 и имеет более низкую концентрацию примесных атомов. Подавая через управляющий вывод прямое напряжение на переход p-n1, можно включить прибор при значительно меньшем напряжении в анодной цепи, чем у динистора.

Вольтамперная характеристика тринистора для различных токов управления представлена на рисунке 4.