Основу таких тиристоров составляет оптоэлектронная пара, состоящая из четырехслойной кремниевой структуры и излучающего диода. Так как цепи излучающего диода электрически изолированы от кремниевой структуры и управление происходит только за счет энергии светового луча светодиода, то такой прибор обеспечивает электрическую изоляцию силовых цепей от цепей управления, что упрощает системы управления тиристорами. Промышленность выпускает оптотиристоры на токи 6,3; 10; 40; 100; 160; 250; 320 А.
Приборы на токи:
– 6,3; 10 А – имеют прижимную конструкцию (прикрепляются к охладителю винтами);
– 40; 100; 160 А – имеют штыревую конструкцию;
– 250 и 300 А – имеют таблеточную конструкцию.
Максимальное рабочее напряжение электрической изоляции между силовыми и управляющими выводами составляет 1000 В.
Тиристоры с улучшенными динамическими свойствами
Обычные тиристоры предназначены для работы при частоте 500 Гц. Динамические свойства тиристоров определяются продолжительностью времени включения tвкл и времени выключения tвыкл. Время выключения тиристора всегда намного больше времени его включения и является поэтому определяющим.
Промышленность выпускала тиристоры марок ТД (динамические), ТБ (быстродействующие) и ТЧ (частотные), обладающими улучшенными свойствами. Обозначение тиристоров выполнено в соответствии с применявшейся в 80-х годах прошлого столетия маркировкой.
Тиристоры ТД (динамические)
Данные тиристоры рассчитаны на частоту 500 Гц, но могут работать и при высоких скоростях. Для этой цепи в p-n-p-n-структуре применен эмиттер с локальными короткозамкнутыми участками, которые обеспечивают шунтирование емкостных токов. Применение специальной технологии создания p-n- переходов и высокая однородность их параметров по всей площади полупроводниковой структуры позволили повысить стойкость тиристоров к импульсной токовой нагрузке и обеспечить их работу при высоких скоростях нарастания тока при включении.
Тиристоры ТБ (быстродействующие)
Эти тиристоры обладают существенно уменьшенным tвыкл и tвкл при значительных предельных токах и неповторяющихся напряжениях, а также повышенной стойкостью к скорости нарастания прямого напряжения и тока (tвыкл » 20-50 мкс, tвкл » 5 мкс). Эти свойства обеспечивают работоспособность тиристоров ТБ при частотах до 10 кГц.
Тиристоры ТЧ (частотные)
Предназначены для работы на частоте 25 кГц (tвыкл » 12-30 мкс, tвкл » 5 мкс). Повышение быстродействия этих тиристоров достигается путем специального выполнения p-n- переходов (уменьшение толщины базовых областей) и использование золота в качестве легирующей примеси, что ускоряет процесс рекомбинации электронов и дырок. Эти меры обеспечивают уменьшение времени жизни дырок в n-базе p-n-перехода, что ускоряет рассасывание заряда, накопленного в полупроводниковой структуре в период прохождения прямого тока. От этого заряда и скорости его рассасывания зависит переходного процесса запирания вентиля.
Тиристоры ТБ и ТЧ применяют в инверторах, импульсных регуляторах, прерывателях и преобразователях частоты.
Тиристор, проводящий в обратном направлении (асимметричный)
Тиристор имеет более тонкий слаболегированный слой n1, так как между ним и слоем p1 выполняется промежуточный слой n+1. Вследствие этого уменьшается импульсное прямое напряжение во включенном состоянии и снижается время выключения. Зато при обратном напряжении переход П1 не имеет возможности расширяться в сторону базы n1 и поэтому имеет пробивное напряжение всего несколько десятков вольт.
Тиристор с обратной проводимостью (тиристор-диод)
Тиристор подобен обычному тиристору, с которым параллельно включен диод в обратном направлении. Применяется технология несимметричных тиристоров с их преимуществами и устраивается в структуре интегральный антипараллельный диод, изолированный от центральной секции прорезью или диффузионным защитным кольцом.
Комбинированно-выключаемый тиристор (КВК)
Это по существу обычный тиристор, время выключения которого существенно снижается благодаря смещению в обратном направлении управляющего перехода П3 в процессе запирания. Слой p2 выполняется низкоомным, а катод гребенчатой структуры, что увеличивает эффект выключения в процессе запирания.
Полевой тиристор
Это новый тип тиристора, управляемый напряжением, который в перспективе может заменить запираемый тиристор. Полевой тиристор представляет собой переключатель мощности, состоящий из p-i-n-диода с управляющим электродом в виде сетки.
Когда анод положительнее катода, а на сетке низкое напряжение, анод инжектирует дырки в i-слой, сопротивление его снижается, напряжение между анодом и катодом в открытом состоянии 1 В. Если на сетку подано высокое отрицательное напряжение, то вследствие сильного расширения области, обедненной зарядами, вокруг сетки под катодом образуется обедненный слой. Сетка выполняет роль эффективного коллектора, принимающего дырки из n-слоя. Образуется потенциальный барьер для электронов, инжектируемых из катода n+1. В отсутствие электронов дырки также не могут инжектироваться анодом. Прибор оказывается в закрытом состоянии. В процессе запирания ток анода IА переключается в цепь сетки.
При росте отрицательного напряжения на сетке увеличивается анодное напряжение отпирания прибора.
