Тема: Четырехслойные полупроводниковые приборы.

1. Тиристоры.

Тиристор – полупроводниковый элемент с тремя и более переходами и двумя выводами, один из которых называется анодом, а другой катодом. На рис. 1а разрез структуры, 1б – УГО, 1в – ВАХ двухвыводного тиристора, называемого еще динистором. Для работы тиристора необходимо приложить напряжение (+ к аноду, а – к катоду). Тогда р-n переходы П1 и П3 откроются и все напряжение приложится к р-n переходу П2, который закрыт и характеризуется большим сопротивлением. При увеличении напряжения до значения U_ВКЛ переход П2 открывается и тиристор переходит в открытое состояние, в котором ток лавинообразно увеличивается, а падение напряжения на тиристоре составляет 0,5-1 В. При уменьшении тока до нуля переход П2 снова переходит в закрытое состояние. Для уменьшения величины напряжения включения U_ВКЛ используют управляющий электрод (рис. 2) с помощью которого в зону перехода П2 подают дополнительные носители заряда (ток I_упр), что ускоряет переход тиристора в открытое состояние при U<U_ВКЛ. Такие тиристоры называют триодными или тринисторами.

Различают тринисторы с управлением по катоду, когда управляющий электрод присоединен ближе к катоду (разрез структуры и УГО такого тринистора показаны на рис. 2а, б). При управлении по катоду на управляющий электрод (УЭ) подается положительный импульс тока относительно катода. Второй тип тринистора – это тринистор с управлением по аноду, когда управляющий электрод присоединен ближе к аноду (разрез структуры и УГО такого тринистора показаны на рис. 3а, б). При управлении по аноду на управляющий электрод (УЭ) подается отрицательный импульс тока относительно анода. ВАХ обоих видов управляемых тиристоров (тринисторов) примерно одинакова и изображена на рис. 4. Согласно ВАХ чем больше импульс тока управления тринистора, тем меньше его U_ВКЛ.

Симметричные тиристоры, называемые симисторами – это тиристоры имеющие четыре р-n перехода и симметричную характеристику. Разрез структуры, УГО и ВАХ такого тиристора представлены на рисунках 5а; 5б; 5в.

Если от области сделать вывод (управляющий электрод), то при обеих полярностях напряжения можно управлять включением тиристора подачей стгнала управления I_у и тогда разрез структуры, УГО и ВАХ примут вид, приведенный на рис. 6а; 6б; 6в.

Параметры тиристора:

I_пр – номинальный прямой ток, определяемый допустимым нагреванием тиристора.

U_{зв. доп} – допустимое обратное напряжение, не приводящее к пробою транзистора.

t_вос – время восстановления свойств тиристора, определяемое моментом подачи импульса управления тиристором после его выключения.

Маркировка тиристоров:

1 позиция – буква Т – указывает на назначение.

2 позиция – буква, указывающая на вид тиристора (Б – быстродействующий, С – симметричный, Ч – частотный, П – с обратной проводимостью).

З позиция – 3 цифры характеризующие конструктивные особенности.

4 позиция – число равное среднему току I_а в амперах.

5 позиция – класс по напряжению, на которое рассчитан тиристор.

6 позиция – цифры определяющие номера групп по скорости нарастания напряжения и временем выключения.

Пример: ТБ133-250-8-52 – тиристор быстродействующий, средний анодный ток 250 А, восьмой класс по напряжению, пятая группа по нарастанию напряжения и вторая группа по времени выключения.