07 Tyrystory I Triaki (2)

Podstrony

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.��1237 TYRYSTORY I TRIAKI7.1.BUDOWA I DZIAAANIE TYRYSTORATyrystor jest przyrządem półprzewodnikowym zbudowanymz czterech naprzemian ułożonych warstw typu n i p, które tworzą trzyzłącza p-n: J1, J2 i J3 (rys.7.1).Takie struktury złączowe mają wieleform konstrukcyjnych, które pracują jako przełączniki - nawet dośćdużych mocy.Najprostszym przełącznikiem jest dioda Shockleyap-n-p-n.Dioda ta przy napięciu U przełącza się z wysokoomowegostanu blokowania do niskoomowego stanu przewodzenia.Przełączeniejest inicjowane przebiciem lawinowym środkowego złącza J2.Wtyrystorze wartość napięcia przełączenia jest kontrolowana prądembramki I (rys.7.2).Tyrystor najlepiej jest przedstawić jako szeregowo-równoległyukład dwóch sterujących się wzajemnie tranzystorów bipolarnych p-n-pi n-p-n, jak to przedstawiono na rys.7.1c.c)a) uA d)uA b) uAiAiB1iA T1(p - n - p) iAanodaT1pECj1J1nBJ2bramkapB uGuG Cj2J3iGnE iGuGT2iB2katodaiK iK T2(n - p - n) iKuKuK uKRys.7.1 a) Struktura złączowa tyrystora, b) modelowe rozdzielenie na dwie strukturytranzystorowe, c) tranzystorowy model tyrystora, d) symbol graficznyCharakterystyki napięciowo-prądowe tyrystora odzwierciedlajązachowanie się poszczególnych złącz p-n (rys.7.2).Przy polaryzacji rewersyjnej (u IG1 > 0ILIG = 0IHIINIC0URSM URRMUH UB2 UB0UB1uAKIRRMstan zaworowy stan blokowaniaRys.7.2.Charakterystyka napięciowo prądowa tyrystoraPrzy polaryzacji dodatniej (u > 0) złącza emiterowe J1 i J3 sąspolaryzowane w kierunku przewodzenia, zaś wspólne dla obutranzystorów złącze kolektorowe J2 - zaporowo.Prąd całkowity tegozłącza jest sumą prądu dziurowego przekraczającego bazę tranzystorap-n-p, prądu elektronowego tranzystora n-p-n oraz prądu nasycenia I.Te trzy prądy stanowią prąd anodowy i , który przy odłączonej bramce(i =0), jest także prądem katody tyrystora.Stąd równanie kolektorowedla złącza J2 ma postaćiA = � iA + � iA + IC0 (7.1)N1 N 2alboIC0iA = (7.2)1 - (� + � )N1 N 2gdzie � i � - stałoprądowe współczynniki wzmocnienia dla strukturtranzystorowych p-n-p i n-p-n.Przy napięciu u bliskim U zachodziw obszarze złącza J2 powielanie lawinowe dziur i elektronów zewspółczynnikami multiplikacji M H" M H" M i prąd anodowy wynosiMIC0 MIC0iA = = (7.2a)1- ( (�M� + M� )1- M + � )N1 N 2 N1 N 2Zakładając, dla uproszczenia rozważań, że M>1 tuż przednapięciem przebicia, to z zależności (7.3) wynika, że tyrystor załączysię, gdyM(� +� )H"1 (7.3)Prąd anodowy przy którym zachodzi warunek (7.3) jest prądemwłączenia tyrystora I przy napięciu U (rys.7.1).Nieograniczonenarastanie prądu i > I może być powstrzymane zmniejszeniem prądu125I i współczynnika M.W tyrystorze zachodzi to w wyniku spadkunapięcia na złączu kolektorowym J2.Przyjmuje się, że przy prądzie Inapięcie na tym złączu jest równe zeru, a M=1.W katalogach podawanyjest prąd I jako minimalna wartość prądu tyrystora konieczna do jegopewnego przełączenia.Przy � +� H"1 prąd anodowy, zgodnie z zależnością (7.2), takżepowinien nieograniczenie narastać, jednakże struktury tranzystoroweprzechodzą w stan nasycenia, w którym współczynniki wzmocnieniapozostają na niskim poziomie.Prąd anodowy, przy którym � +� H"1,jest określany jako prąd podtrzymania (wyłączenia) tyrystora I - jest tonajmniejsza stabilna wartość prądu w stanie przewodzenia.Maławartość napięcia potrzymania (resztkowego) U H"1V, występująca przyprądzie podtrzymania I , potwierdza że struktury tranzystorowe są wstanie nasycenia, a tyrystor stanowi sobą obwód prawie zwarty.Zredniprąd przewodzenia I , przy napięciu przewodzenia U , ogranicza odgóry obszar stanu przewodzenia.W tyrystorach obszary baz są zwykle poszerzone i słabiejzdomieszkowane niż obszary anody i katody, aby nie dopuścić dospełnienia warunku (7.3) - jonizacji lawinowej przy małych wartościachu , bez udziału prądu bramki.Prąd bramki i , jako prąd p-bazy, zwiększa prąd anodowyw stanie blokowaniaICO + � iGN 2iA = (7.4)1 - (� + � )N1 N 2Prąd bramki zwiększa także wartość współczynnika �.Gdy sumawspółczynników wzmocnienia osiągnie wartość bliską 1 oraz M>1, totyrystor przechodzi ze stanu blokowania w stan załączenia przynapięciu mniejszym niż U poprzez metastabilny zakres ujemnejrezystancji dynamicznej od punktów (U ,I ) do punktu (U ,I ) nacharakterystyce i =i (u ).Położenie pierwszego punktu zależy odwartości prądu bramki I.W warunkach dynamicznych pracy tyrystora małosygnałowewspółczynniki wzmocnienia prądowego � są większe odstałoprądowych: �>� , co umożliwia załączenie przy znacznychprądach bramki (i >>0) przed pojawieniem się przebicia lawinowego.Zatem przyrosty prądu anodowego wywołane małymi zmianami prądubramki też będą większe"iA Ia �2= H" (7.4a)"iG Ig 1 - (�1 + � )2126Ponadto, aby �2 było szybko rosnącą funkcją I wiele typów tyrystorówma tzw.ścieżkę rezystywną bocznikującą złącze J3, uzyskaną przezposzerzenie elektrody katody na obszar p-bazy.W schemaciezastępczym tyrystora pojawia się wówczas niewielka rezystancja r ,która umożliwia przepływ prądu dziurowego z anody do katody już przyniewielkich napięciach na bramce u 0u = 0(zwarcie)J 2 zaporowoUBRRuAUBRFU ( - - ) ( )J3 zaporowo URys.7.9.Charakterystyki napięciowo-prądowe wyłączalnego tyrystora MOS [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

bezglutenowo.pev.pl