7611

Тиристоры. Общие сведения

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тиристоры. Общие сведения Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами, имеющие S-образную вольт-амперную характеристику. Устройство тиристора схематично показано на рис. 1. При изготовлении тиристора берут пластину...

Русский

2013-01-26

285.5 KB

18 чел.

Тиристоры. Общие сведения

Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами, имеющие S-образную вольт-амперную характеристику. Устройство тиристора схематично показано на рис. 1.

При изготовлении тиристора берут пластину полупроводника с параметрами области n1 и методом двухсторонней диффузии формируют области p1 и p2. Затем методом односторонней диффузии формируют область n2. При такой технологии изготовления наименее легированной будет область n1, а наиболее легированной - область n2.

Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою - катодом. Внутренние области р- и n-типа называют базами. Выводы от баз образуют управляющие электроды УЭ1 и УЭ2.

В зависимости от числа выводов тиристоры делят на

диодные (динисторы), имеющие два вывода - от анода и катода;

триодные (тиристоры), имеющие выводы от анода, катода и одной из баз;

тетродные, имеющие выводы от всех областей.

В начале своего развития тиристоры претендовали на роль многофункционального прибора. На них пытались делать триггеры, счётчики, мультивибраторы и другие самые разнообразные электронные устройства. Однако постепенно выяснилось, что по большинству направлений они не выдерживают конкуренции с другими полупроводниковыми приборами. Единственная область, в которой тиристоры продемонстрировали высокую конкурентоспособность - это мощные токовые ключи различного назначения, в качестве которых они сейчас успешно и широко используются.

При использовании в качестве токового ключа тиристор включается последовательно с источником питания и нагрузкой (рис. 1). В процессе работы тиристор может находиться в одном из двух возможных состояний. В одном их них тиристор выключен или закрыт. В этом состоянии тиристор имеет высокое сопротивление и ток в нагрузке практически равен нулю. Во втором состоянии тиристор включен или открыт. В этом состоянии тиристор имеет малое сопротивление, и ток в цепи определяется сопротивлением нагрузки.

Рассмотрим физические процессы в тиристоре, для чего представим его в виде двух биполярных транзисторов (рис. 2). На физические процессы в тиристоре основное влияние оказывают два фактора: зависимость коэффициента передачи по току от тока эмиттера и лавинное умножение носителей в обеднённом слое коллекторного перехода.

Если на анод подано отрицательное напряжение, то центральный переход П2 будет смещён в прямом направлении, а крайние переходы П1 и П3 - в обратном. В этом случае полярность напряжений на переходах соответствует режиму отсечки транзисторов VT1, VT2 и через тиристор будет протекать обратный ток двух последовательно включенных переходов П1 и П3.

При положительном напряжении на аноде крайние переходы П1 и П3 будут смещены в прямом направлении, а центральный переход П2 - в обратном. В этом случае полярность напряжений на переходах соответствует активному режиму работы транзисторов VT1 и VT2. Как видно из рис. 2, выходной ток транзистора VT1 является входным током транзистора VT2, а выходной ток транзистора VT2 - водным током транзистора VT1, т. е. транзисторы VT1 и VT2 образуют двухкаскадный усилитель, выход которого соединён со входом. В такой схеме возможен регенеративный процесс лавинообразного нарастания тока.

При небольших положительных напряжениях на аноде через коллекторные переходы будут протекать обратные токи, которые будут усилены транзисторами VT1 и VT2. Но, так как эти токи малы, а при токе эмиттера Iэ0 коэффициент передачи тока эмиттера 0, то в тиристоре установится ток, ненамного превышающий Iк0.

По мере роста напряжения на аноде ток тиристора будет возрастать за счёт лавинного умножения носителей заряда в переходе П2. Это само по себе приводит к увеличению тока тиристора. Но увеличение тока тиристора приводит к возрастанию коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 и VT2, что влечёт ещё большее увеличение тока тиристора.

При некотором токе коэффициент усиления по петле, образованной транзисторами VT1 и VT2 превысит единицу. При этом если ток не ограничен, то в тиристоре возникает регенеративный процесс лавинообразного нарастания тока, заканчивающийся насыщением транзисторов VT1 и VT2, когда все их переходы будут смещены в прямом направлении. Такой процесс будет происходить в электронном ключе на транзисторе. Если ток ограничен, что имеет место при питании тиристора от источника тока при снятии его вольт-амперной характеристики, то с ростом тока через тиристор напряжение на нём будет падать (рис. 3).

Если в цепи управляющего перехода протекает некоторый ток, то это приводит к увеличению тока тиристора и возрастанию коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 и VT2, что приводит к уменьшению напряжения, при котором начинается регенеративный процесс включения тиристора (рис. 3).

Вольт-амперная характеристика тиристора имеет пять характерных участков (рис. 3).

Участок 0-1. Напряжение на аноде положительно, ток незначителен, то есть тиристор закрыт. Этот участок вольт-амперной характеристики соответствует режиму прямого запирания.

Участок 1-2. В точках 1 и 2 дифференциальное сопротивление тиристора равно нулю, а между ними - отрицательно. Это участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением тиристора.

Координаты точек 1 и 2 являются параметрами тиристора:

Uвкл - напряжение включения;

Iвкл - ток включения;

Iуд (Iвыкл) - ток удержания (ток выключения);

Uуд (Uвыкл)- напряжение удержания (напряжение выключения).

Участок 2-3. На этом участке тиристор открыт, и ток через него ограничен сопротивлением внешней цепи. Участок соответствует режиму прямой проводимости.

Участок 0-4. На этом участке напряжение на аноде отрицательно. Ток мал. Тиристор закрыт. Участок соответствует режиму обратного запирания.

Участок 4-5. На этом участке наблюдается резкое увеличение тока тиристора при увеличении отрицательного напряжения на аноде. Участок 4-5 соответствует режиму обратного пробоя.

Для выключения тиристора при его использовании в качестве токового ключа необходимо каким-либо способом уменьшить ток через тиристор до значения, меньшего тока удержания. Выключить тиристор, подавая какие-либо воздействия на управляющий электрод, в большинстве типов тиристоров невозможно. Однако существуют тиристоры, которые могут быть выключены по управляющему электроду импульсом тока обратного знака. Такие тиристоры называют запираемыми по управляющему электроду.

Если в качестве управляющего используется электрод УЭ1, то тиристор называют управляемым по катоду, если в качестве управляющего используется электрод УЭ2, то тиристор называют управляемым по аноду.

Рассмотренные тиристоры при отрицательном напряжении на аноде закрыты. Такие тиристоры называют запираемыми в обратном направлении. Однако существуют тиристоры, проводящие в обратном направлении, которые как-бы зашунтированы диодом.

Выпускаются тиристоры, имеющие симметричную воль-амперную характеристику для обеих полярностей напряжения на аноде. Такие тиристоры называют симисторами.

Условные графические изображения тиристоров на схемах приведены на рис. 4.

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26615. ПИЩЕВЫЕ ОТРАВЛЕНИЯ. ТОКСИКОИНФЕКЦИЯ ПАРАТИФОЗНОГО ХАРАКТЕРА 25.71 KB
  Токсикоинфекции и токсикозы представляют собой обширную группу преимущественно острых пищевых заболеваний людей. Однако возможное вредное влияние пищевых продуктов на организм человека может быть обусловлено различными причинами. а также возникающие в определенных районах или в определенный период времени года заболевания после употребления в пищу мяса перепелок озерной рыбы и других пищевых продуктов.
26616. ПОРОКИ МОЛОКА БАКТЕРИАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 10.68 KB
  ПОРОКИ МОЛОКА БАКТЕРИАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ. К факторам вызывающим пороки молока относят физиологическое состояние лактирующих животных общее заболевание организма или только молочной железы несоблюдение условий содержания и кормления скота неудовлетворительное состояние животноводческих помещений состояние пастбищ использование недоброкачественных кормов скопление в молоке лекарственных препаратов нарушение технологии первичной обработки молока и др. ПОРОКИ ЦВЕТА МОЛОКА бывают бактериального и кормового происхождения а также...
26617. ПОРОКИ МОЛОКА КОРМОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ 12.41 KB
  ПОРОКИ МОЛОКА КОРМОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ. К факторам вызывающим пороки молока относят физиологическое состояние лактирующих животных общее заболевание организма или только молочной железы несоблюдение условий содержания и кормления скота неудовлетворительное состояние животноводческих помещений состояние пастбищ использование недоброкачественных кормов скопление в молоке лекарственных препаратов нарушение технологии первичной обработки молока и др. ПОРОКИ ЦВЕТА молока бывают бактериального и кормового происхождения а также наблюдаются...
26618. ПРАВИЛА ВСЭ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В ЛАБОРАТОРИИ ВСЭ КОЛХОЗНЫХ РЫНКОВ 4.85 KB
  Пищевые продукты поступающие на рынки городов районных центров и рабочих поселков независимо от их вида подлежат обязательной ветеринарносанитарной экспертизе для определения санитарного благополучия доброкачественности и товарного достоинства. Для проведения ветеринарносанитарной экспертизы продуктов на рынках организованы специальные ветеринарносанитарные учреждения лаборатория ВСЭ. Лаборатория ветеринарносанитарной экспертизы должна быть расположена в обособленном типовом или приспособленном для этих целей помещении. Не...
26619. ПРАВИЛА ПРИЕМА ЖИВОТНЫХ НА МЯСОКОМБИНАТЫ 13.95 KB
  ПРАВИЛА ПРИЕМА ЖИВОТНЫХ НА МЯСОКОМБИНАТЫ. Животных доставленных различными видами транспорта на боенское предприятие после выгрузки размещают на площадках или в загонах находящихся при входе на скотобазу. Одновременно проверяют сопроводительные документы выданные на партию убойных животных ветеринарное свидетельство форма № 1 гуртовая ведомость путевой журнал и др. На племенных животных но выбракованных по старости или непригодности хозяйственно непригодных лошадей верблюдов ослов мулов а также стельных коров поступивших на...
26620. ПРЕДУБОЙНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЖИВОТНЫХ 3.68 KB
  ПРЕДУБОЙНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЖИВОТНЫХ. Срок предубойного содержания зависит от состояния животных но он как правило не превышает 2 суток. Для животных переутомленных транспортировкой или длительными перегонами подвергавшихся воздействию неблагоприятных факторов голодание нарушение в водопое переохлаждение или перегрев действие атмосферных осадков и др. Во время предубойного содержания происходит восстановление физиологического состояния животных которое должно способствовать повышению резистентности организма и правильному протеканию...
26621. ПРИ КАКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЖИВОТНЫЕ НЕ ДОПУСКАЮТСЯ К УБОЮ И ПОЧЕМУ 5.77 KB
  ПРИ КАКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЖИВОТНЫЕ НЕ ДОПУСКАЮТСЯ К УБОЮ И ПОЧЕМУ Убой животных запрещается при подозрении или обнаружении у них сибирской язвы эмфиэематозного карбункула столбняка ботулизма чумы крупного рогатого скота чумы верблюдов бешенства злокачественного отека брадзота энтеротоксемии овец катаральной лихорадки крупного рогатого скота и овец синий язык африканской чумы свиней туляремии сапа эпизоотического линфангита мелиоидоза ложного сапа миксоматоза и геморрагической болезни кроликов а также гриппа птиц. При...
26622. РЕЖИМЫ И МЕТОДЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МЯСА ПРИ ЦИСТИЦЕРКОЗЕ СВИНЕЙ И КРС 2.81 KB
  При обнаружении цистицерков на разрезах мышц головы и сердца производят дополнительно по два параллельных разреза шейных мышц в выйной области лопатколоктевых спинных тазовой конечности и диафрагмы. Если на 40 см2 разреза мышц головы или сердца и хотя бы на одном из разрезов мышц туши найдут более трех живых или погибших личинок тушу голову и внутренние органы кроме кишечника направляют на утилизацию. При обнаружении на 40 см2 разреза мышц головы или сердца более трех живых или погибших цистицерков и при отсутствии или наличии не более...
26623. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ГРИБОВ 22.53 KB
  По своей пищевой ценности грибы подразделяют на IV категории: I белые грибы грузди грузди желтые рыжики; II подосиновики подберезовики маслята грузди осиновые дубовики волнушки польский гриб; III моховики козляки белянки серушки валуи сыроежки лисички опята шампиньоны строчки сморчки; IV скрипицы краснушки горькушки свинушки зеленушки рядовики вешенки. качество готовой продукции зависит не только от категории но и от того как хорошо грибы переработаны. Молодые грибы питательнее чем переросшие старые. Свежие...