Тиристоры Выполнили студентки гр Лепко А., Лобанова А.

Тиристором называют полупроводниковый прибор, состоящий из четырех последовательно чередующихся областей с различным типом проводимости, обладающий бистабильной характеристикой. Тиристоры способны управляемо переключаться из одного состояния в другое. В первом состоянии тиристор имеет высокое сопротивление и малый ток ( закрытое состояние ), в другом – низкое сопротивление и большой ток ( открытое состояние ).

Структура тиристора Схема диодного тиристора: а) структура диодного тиристора; б) зонная диаграмма

Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор : либо воздействие напряжением ( током ), либо светом ( фототиристор ). Тиристор имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику ( ВАХ ).

ВАХ диодного тиристора Между точками 1 и 2 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора прямое запирание. В точке 2 происходит включение тиристора. Между точками 2 и 3 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Участок между точками 3 и 4 соответствует открытому состоянию ( прямой проводимости ). V G – напряжение между анодом и катодом ; I у, V у – минимальный удерживающий ток и напряжение ; I в, V в – ток и напряжение включения

Закрытое состояние В закрытом состоянии все приложенное напряжение падает на коллекторном переходе П 3 и ток тиристора – это ток обратно смещенного p-n перехода. Если полярность напряжения между анодом и катодом сменить на обратную, то переходы П 1 и П 3 будут смещены в обратном направлении, а П 2 – в прямом.

Открытое состояние В открытом состоянии все три перехода смещены в прямом направлении. Это происходит вследствие накопления объемных зарядов в базах n 1, p 2 тиристора. Зонная диаграмма тиристора в открытом состоянии имеет следующий вид, когда на всех p-n переходах прямое смещение, на П 1 и П 2 – за счет внешнего напряжения, и на П 3 – за счет объемных зарядов в базах Б 1 и Б 2.

Тиристор имеет 2 устойчивых состояния : малый ток, большое напряжение, высокое сопротивление и большой ток, малое напряжение, малое сопротивление. Переход тиристора из « закрытого » в « открытое » состояние связан с накоплением объемного заряда в базах Б 1 и Б 2 из - за роста значения коэффициента передачи эмиттерного тока α, и коэффициента умножения М.

Динисторы и тринисторы Тиристор без управляющих электродов работает как двухполюсник и называется диодным тиристором, или динистором. Тиристор с управляющим электродом является трехполюсником и называется триодным тиристором.

Динистор Для объяснения ВАХ динистора используют двухтранзисторную модель. Тиристор можно рассматривать как соединение р n р транзистора с n р n транзистором, причем коллектор каждого из них соединен с базой другого. Центральный переход действует как коллектор дырок, инжектируемых переходом П 1, и как коллектор электронов, инжектируемых переходом П 2.

I П 3 - обратный ток перехода П 3, α = α 1 + α 2 – суммарный коэффициент передачи тока. ВАХ диодного тиристора на « закрытом » участке, коэффициенты М и α зависят от приложенного напряжения V G. По мере роста α и М с ростом V G, когда значение М ( α 1 + α 2 ) станет равно 1, из уравнения следует, что ток I устремится к. Это условие и есть условие переключения тиристора из состояния « закрыто » в состояние « открыто ».

Тринистор

ВАХ тринистора При достаточно больших значениях тока Iупр ВАХ тиристора вырождается в прямую ветвь ВАХ диода. Критическое значение тока Iупр, при котором на ВАХ тиристора исчезает участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, и тринистор включается, минуя запертое состояние, называется током спрямления. Таким образом, наличие Iупр принципиально не меняет процессов, определяющих вид ВАХ тиристора, но меняет значения параметров : напряжение переключения и ток переключения.

Применение тиристоров Электронные ключи Управляемые выпрямители Преобразователи ( инверторы ) Регуляторы мощности ( триммеры )