Тиристор – полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более р-п перехода, и который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.
Область применения тиристоров необычайно широка. Они могут выполнять функцию преобразователей тока любой формы, ключей, генераторов, используются в качестве запоминающих устройств и т.д.
Динистор или диодный тиристор – прибор, имеющий два вывода от анодной и катодной областей полупроводниковой структуры.
Рассмотрение принципа действия тиристора следует проводить одновременно с рассмотрением его вольтамперной характеристики (ВАХ). Тиристор имеет четырехслойную структуру с чередующимся типом проводимости (рис.1 а). Концентрация основных носителей в областях тиристора различна: в двух крайних более высокая, в средних областях низкая. Его можно представить в виде соединения двух транзисторов. При этом базовая область каждого из них является коллектором другого и наоборот (рис.1 б).
Прямым напряжением для тиристора является такое внешнее напряжение между выводами от крайних областей, при котором к р-области подключен положительный полюс источника, а к п-области – отрицательный. При этом два крайних перехода оказываются смещенными в прямом направлении, а средний- в обратном, т.е. переходы соответствуют обычному активному включению транзисторов.
Состояние тиристора, при котором он обладает большим сопротивлением, обусловленным в основном сопротивлением смещенного в обратном направлении среднего р-n перехода, называется закрытым. При этом через него протекают малые токи. Закрытому состоянию соответствует прямой участок ветви вольтамперной характеристики между нулевой точкой и точкой переключения ( включения ).
+ Е
П3
-
-
П2
П1
п
Э1
Рисунок 1- Структура диодного тиристора (а) и его эквивалентная схема (б)
При увеличении прямого напряжения в каждом из воображаемых транзисторов начинается движение основных носителей от крайней эмиттерной области через ближайшую среднюю - коллекторную область, где эти носители накапливаются. В момент переключения ( включения ) тиристора заряд накопленных основных носителей в средних областях компенсирует потенциальный барьер, созданный на среднем проходе. При этом он оказывается также прямо направленным, а тиристор скачком переходит в открытое состояние. Здесь он обладает малым общим сопротивлением и определяет поэтому малое падение напряжения на нем. Открытым состоянием тиристора называется такое, которое соответствует низковольтному и низкоомному участку прямой ветви вольтамперной характеристики. Тиристор в этом состоянии характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Разрыв анодной цепи или подача на электроды напряжения обратной полярности вызовет постепенное рассасывание избыточных основных носителей из средних областей в крайние, и средний р-n переход оказывается опять обратно направленным. Происходит обратное переключение (выключение) тиристора.
Следует разобраться в построении вольтамперной характеристики и уметь определять на ней точки включения и выключения
Тринистор или триодный тиристор – прибор, имеющий два вывода от катодной и анодной областей полупроводниковый структуры и один вывод от управляющей.
Управляющей является одна из средних областей. Вывод от этой области называется выводом управляющего электрода. Процессы, происходящие в тринисторе, те же, что и в динисторе. Разница заключается в том, что здесь имеется возможность регулирования величины напряжения включения. Подача на один из крайних р-n переходов внешнего напряжения, смещающего его в прямом направлении, уменьшает напряжение включения.
Вольтамперные характеристики тринистора имеют вид семейства, соответствующего нескольким токам управляющего электрода.
а) б)
Рисунок 2 - Вольтамперные характеристики диодного (а) и триодного (б) тиристора.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
1.Включить компьютер. Двойным щелчком мышки, на «Рабочем столе», открыть программу Electronics Workbench. Открыть файл.
П3
П1
