Розділ 7 Тиристори 7.1. Загальні відомості Тиристор — напівпровідниковий прилад з трьома і більше p-n-переходами вольт- амперна характеристика якого має ділянку з відємним диференціальним опором і який використовується для переключення. Структура тиристора показана на рис 1. Тиристор представляє собой чотирьохшаровий р 1 -n 1 -р 2 -n 2 -прибор, маючий в собі три послідовно зєднаних p-n-переходи ( EMBED Equation.3 
 ,  EMBED Equation.3 
 і  EMBED Equation.3 
 ). Обидві зовнішні області називають емітерами (Е 1 і Е 2 ), а внутрішні області — базами (Б 1 і Б 2 ) тиристора. Переходи  EMBED Equation.3 
 і  EMBED Equation.3 
 називаются емітерними, перехід  EMBED Equation.3 
 — колекторним переходом

рис 1 Схема діодного тиристора: а) структура діодного тиристора; б) зонна діаграма при нульові напрузі; в) залежність напруги електричного поля від координати Пристрій без управляючих електродів працює як двохполюсник і називається діодним тиристором (діністором) Пристрій з управляючим електродом є трьохполюсником і називається тріодним тиристором (тріністором).



рис 2 Схема (а) Корпус пристрою (б) Характеристики (в) Схематичне позначеня тріодного тиристора (г) 7.2. Вольт-амперна характеристика діодного тиристора На рис 2 показана схема тріодного тиристора з керуючими електродами p корпусом пристрою і характеристики тиристора. Керуючий електрод може бути підключений до любої із баз (Б 1 і Б 2 ) тиристора, як показано на рис 2. Управляючі тиристори використовуються для комутування високих значень струмів, напруг і потужностей. Тому корпуса тиристорів, як правило, являються достатньо масивнми і в багатьох випадках є з вбудованними радіаторами для поліпшення тепловідвода. На рис 2б показана топологія корпуса тиристора малої потужності. Для коммутації потужностей важливими параметрами є час включення і виключення тиристора. Характерні значення цих часів для тиристорів лежать в мікросекундному відрізку. На рисунку 2в в якості прикладу наведені характеристики для тріодного тиристора КУ208. При розробці тиристора в якості першочергового матеріалу вибирається підложка n- або р-типу. Привичний профіль легуючої суміші в дифузійно-сплавному пристрої показан на рис 3. В якості першочергового матеріалу вибирана підложка n-типу. Дифузією з обох сторін підложки одночас створюють шари р 1 і р 2 . На кінцеві стадії шляхом сплавлення з одної сторони підложки створюють шар n 2 . Структура полученого тиристора має вигляд p 1 + -n 1 -p 2 -n 2 + .
Рис. 7.3. Профіль концентрації легуючої домішки (NA ,D ) в емітерах і базах тиристора [10] 7.2. Вольт-амперна характеристика діодного тиристора Вольт-амперна характеристика діодного тиристора, показана на рис. 7.4, має декілька різних відрізків. Пряме зміщення тиристора відповідає позитивні напрузі VG , яка подається на перший p 1 -емітер тиристора. Відрізок характеристики між точками 1 і 2 відповідає закритому стані з високим опором. В цьому випадку основна частина напруги VG падає на колекторному переході П 2 , який змінюється в протилежному напрямі . Емітерний переходи П 1 і П2 включені в прямому напрямі. Перший відрізок ВАХ тиристора аналогічний протилежні гілці ВАХ p-n-перехода. При досягнені напруги VG , називаємої напруги включення U вкл , або струму J, називаємого струмом включення J вкл , ВАХ тиристора переходить на відрізок між точками 3 і 4, які відповідають відкритому стані . Між точками 2 і 3 находиться перехідний відрізок характеристики з відємним диференціальним опором, не спостережені на статичних ВАХ тиристора.
Рис. 7.4 ВАХ тиристора: VG — напруга між анодом і катодом; I у , V у — мінімальний утримуючий струм і напруга; I в , V в — струм і напруга включення. 7.2.1. Феноменологічне описання ВАХ динистора Для пояснення ВАХ динистора використовують двотранзисторную модель. Із рис. 7.5 виходить, що тиристор можна розглядати як зєднаний p-n-р-транзистор з n-...