Тиристоры

Тиристоры
Тиристором называют электропреобразовательный полупроводниковый
прибор с тремя или более p-n-переходами, в вольтамперной характеристике
которого имеется участок отрицательного дифференциального
сопротивления и который используется для переключения. Материалом для
изготовления тиристоров служит кремний. Классификация и условное
обозначение тиристоров приведены в таблице 2.8. Простейшим тиристором
с двумя выводами является диодный тиристор (динистор). Триодный
тиристор (тринистор) имеет дополнительный третий управляющий электрод.
Рис 2.20 Структура триодного
тиристора.
Диодный и триодный тиристоры имеют четырёхслойную структуру с
тремя p-n-переходами П1, П2, П3 (рис. 2.20).
Напряжение питания подаётся на тиристор таким образом, что переходы
П1, и П3 открыты, а переход П2 закрыт. Сопротивления открытых переходов
незначительны, поэтому почти все напряжение питания Uпр приложено к
закрытому переходу П2, имеющему высокое сопротивление. Следовательно,
ток тиристора мал.
При повышении питания напряжения Uпр (что достигается увеличением
э.д.с. источника питания Е) ток тиристора увеличивается незначительно, пока
это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению,
равному напряжению включения Uвкл (рис 2.21).
После этого происходит лавинообразное увеличение числа носителей
заряда за счёт лавинного умножения носителей в переходе П2 движущимися
электронами и дырками. С увеличением числа носителей заряда ток в
переходе быстро нарастает, так как и электроны из n2-слоя м дырки из p1слоя устремляются в p2-слой и n1-слой и насыщают их неосновным
носителем заряда, что приводит к существенному снижению их
сопротивления. Напряжение на резисторе R возрастает, напряжение на
тиристоре падает происходит переключение тиристора. После переключения
напряжение на тиристоре снижается до значения порядка 0,5-1 В. При
дальнейшем увеличении э.д.с. источника питания Е или уменьшении
сопротивления резистора R ток в прибое нарастает в соответствии с
вертикальным участком вольтамперной характеристики. При уменьшении
тока восстанавливается высокое сопротивление перехода П2 (нисходящая
ветвь характеристики, рис. 2.21). Время восстановления сопротивления этого
перехода после снятия напряжения питания обычно составляет 10-30мкс.
Класс тиристоров
Тип тиристоров
Условное обозначение
Несимметричные
Диодные (динисторы)
Симметричные
Несимметричные
Триодные (тринисторы)
Симметричные
Напряжение Uвкл, при котором начинается лавинообразное нарастание
тока, может быть снижено введением неосновных носителей заряда в любой
из слоёв, прилегающих к переходу П2. Эти добавочные носители заряда
увеличивают число актов ионизации атомов в переходе, в связи с чем
напряжение включения Uвкл уменьшается.
Добавочные носители заряда в триодном тиристоре, вводятся в p2-слой
вспомогательной цепью, питаемой от независимого источника напряжения
Uy. Как снижается напряжение включения при росте тока управления,
показывает семейство кривых на рис 2.21. Из этого рисунка видно, что при
подаче на тиристор обратного напряжения возникает небольшой ток, так как
в этом случае закрыты переходы П1 и П2. Во избежание пробоя тиристора в
обратном направлении необходимо, чтобы обратное напряжение было
меньше Uобр max.
Промышленностью выпускаются тиристоры на токи 1-2000 А и
напряжения включения 100-4000 В.
Тиристоры применяют в управляемых выпрямителях и инверторах.