Он имеет три p-n- перехода, причем два из них П1 и П3 работают в прямом направлении, а средний П2 в обратном направлении. Крайнюю область р- называют анодом, а крайнюю область n- катодом. Тиристор можно представить в виде эквивалентной схемы, состоящей из двух транзисторов Т1 n-p-n- типа, и Т2 p-n-p- типа, соединенных между собой. Получается, что переходы П1 и П3 являются эмиттерными переходами этих транзисторов, а переход П2 в обоих транзисторах работает как коллекторный переход.
Область базы Б1 транзистора Т1 одновременно является коллекторной областью к2 Т2, а база Б2 транзистора Т2 одновременно служит коллекторной областью к1 транзистора Т1 (рисунок 1.49). Соответственно этому коллекторный ток i к1 = i б2, а i к2 = i б1. Обычно тиристоры делают из Li, концентрация примеси в базовых областях (средних областях) значительно меньше, чем в эмиттерных (крайних областях).
Рисунок 1.49 – Структура и эквивалентная схема тиристора
Рассмотрим ВАХ тиристора (рисунок 1.50).
При увеличении U пр, ток невелик и растет медленно, что соответствует участку ОА. В этом режиме тиристор можно считать закрытым. На сопротивление коллекторного перехода П2 влияют два взаимно противоположных процесса. С одной стороны, повышение обратного напряжения на этом переходе увеличивает его сопротивление т. к. под влиянием обратного процесса основные носители уходят в разные стороны от границы, т. е. переход П2 все больше основными носителями. Но, с другой стороны, повышение прямых напряжений на эмиттерных переходах П1 и П3 усиливает инжекцию носителей, которые переходят к переходу П2, обогащают его и уменьшают его сопротивление. До т. А при котором напряжение (десятки или сотни вольт), называемом напряжением включения U вкл, влияние обоих процессов уравновешивается, а затем даже очень малое повышение подводимого напряжения создает перевес второго процесса и сопротивление перехода П2 начинает уменьшаться. Тогда возникает лавинообразный процесс быстрого отпирания тиристора. Этот процесс объясняется следующим образом.
|
|
Ток резко возрастает (это участок АБ на характеристике), т. к. увеличивается напряжение на П1 и П3 уменьшает сопротивление на П2 и напряжение на нем, за счет чего еще больше возрастают напряжения на П1 и П2, а это, в свою очередь, приводит к еще большему возрастанию тока, уменьшению сопротивления П2 и т. д. в результате такого процесса устанавливается режим, напоминающий режим насыщения транзистора большой ток при малом напряжении (участок БВ). Ток в этом режиме, когда тиристор открыт, определяется главным образом сопротивлением нагрузки R н, включенным последовательно с тиристором. За счет возникшего большого тока почти все напряжение источника питания падает на нагрузке R н.
|
|
В открытом состоянии из-за накопления больших зарядов около П2 напряжение на нем прямое, что как известно, характерно для коллекторного перехода в режиме насыщения. Поэтому полное напряжение на тиристоре складывается из трех небольших прямых напряжений на переходе и четырех так же небольших падений напряжения в n- и р- областях. Т. к. каждое из этих напряжений составляет доли вольта, то общее напряжение на открытом тиристоре обычно не превышает нескольких вольт и, следовательно, тиристор в этом состоянии имеет малое сопротивление.
Диодный тиристор характеризуется следующими параметрами:
1. I max – максимальное значение прямого тока (т. В), при котором на приборе будет небольшое напряжение U откр.
2.
Рисунок 1.50 – ВАХ тиристор |
3. t вкл и t выкл – время выключения и время включения тиристора t вкл обычно не более единиц микросекунд t выкл, связанное с рекомбинацией носителей доходит до десятков микросекунд. Поэтому тиристоры могут работать только на правильно низких частотах.
4. Собщ. – общая емкость, которая складывается из емкостей всех p-n- переходов.
5. U обр.max – обратное максимальное напряжение.