Реферат: Тиристоры и некоторые другие ключевые приборы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Тиристоры и некоторые другие ключевые приборы

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 539 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ТИРИСТОРЫ И НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ КЛЮЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ 1. ЧЕТЫРЕХСЛОЙНЫЕ р-п- р-п СТРУКТУРЫ Наряду с приборами , дающими возможность осуществ лять линейное усиление сигналов , в электронике , в вычис лительной технике и , особенно в автоматике широкое при менение находят приборы с падающим участком вольтамперной характеристики . Эти приб оры чаще всего выпол няют функции электронного ключа и имеют два состояния : запертое , характеризующееся высоким сопротивлением , и отпертое , характеризующееся минимальным сопротив лением. 10 — 15 лет назад в схемах электронной автоматики в качестве электронно го ключа использовали газонапол ненный прибор — тиратрон. При подаче управляющего (поджигающего ) импульса в баллоне тиратрона начинался лавинный процесс ионизации газа . Промежуток между анодом и катодом становился проводящим и замыкал силовую цепь. С появл ением плоскостного биполярного транзистора появилась в самом начале 50-х годов и четырехслойная структура , получившая вначале название «хук-транзи стор» , или транзистор с ловушкой в коллекторе. Несколько позже было замечено , что характеристики такой структ уры во многом напоминали характеристики тиратронов , и приборы такого типа получили название тиристоров (по аналогии с терминами тиратрон и тран зистор ). В ходе развития полупроводниковой техники появились и другие приборы , обладающие аналогичными характери стиками , хотя их работа и основана на других принципах . К числу таких , приборов можно отнести двухбазовый диод и лавинный транзистор . Оба эти прибора не подходят под определение тиристора , однако мы включаем их в эту главу , исходя из области их применения. Итак , начнём рассмотрение основных физических процессов , протекающих в четырехслойной триодной структуре типа р-п-р-п, в которой выводы сделаны от двух крайних областей и от средней n -области . В соответствии с терми нологией МЭК прибор , имеющий такую структуру , назы вается триод-тиристором. Четырехслойная структура с двумя выводами от крайних областей называется диод-тиристором. Если транзистор типа р-п-р-п включить в схему так , как обычно включается транзистор типа р-п-р, т . е . счи тать пра вую n -область коллек тором , и подать на нее отри цательное по отношению к ба зе (средняя n -область ) смеще ние , а эмиттер (левая р-область ) временно оставить разомкнутым , то подключен ную к источнику питания рис .1 Схематическое изображение биполярного транзистора типа р-п-р-п с двойным переходом (ловушкой ) в коллекторе . часть транзистора , состоящую из трех областей , можно рассматривать как самостоятельный транзи стор типа п-р-п , подключенный эмиттером и коллектором к источнику пита ния . База этого условного транзистора к схеме не подклю чена , транзистор работает в режиме нулевого тока базы (рис .1). Так как в данном случае мы имеем дело не с транзисто ром р-п-р, а с транзистором п-р-п, то очевидно , что кол лектором этого условного транзистора должен быть эле ктрод , к которому подводится положительное напряжение , а эмиттером — электрод , к которому подводится отрица тельное напряжение . Другими словами , полярность при ложенного к условному транзистору напряжения такова , что средний р-п переход имеет смещение в обратном направлении и на нем падает почти все напряжение источника питания , тогда как правый р-п переход имеет смещение в прямом направлении . Обозначая двумя штрихами вели чины , относящиеся к этому условному транзистору , запишем I ’ ’ к = I ’ ’ э =( B ’ ' 0 +1)* I ’ ’ к0 Отметим , что для структуры р-п-р-п в целом этот ток будет представлять собой коллекторный ток при отключенном эмиттере . Величины , относящиеся ко всей рассм атри ваемой нами структуре , будем записывать без индексов . Таким образом, I к0 = I ’ ’ к =( B ’ ' 0 +1)* I ’ ’ к0 т . е . обратный ток . коллектора структуры р-п-р-п в ( B ’ ' 0 +1) раз превосходит обратный ток одиночного перехода . Это одна из особенностей структуры р-п-р-п. Так как выходным электродом условного транзистора п-р-п является его эмиттер , а коллектор подключен к за земленной точке , то можно считать , что условный тран зистор включен по схеме с общим коллектором . Входным электродом условного транзистора является е го база , т . е . средняя р-область. Для транзистора , включенного по схеме с общим кол лектором , усиление по току как отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению входного тока будет равно к I ’ ’ э к I ’ ’ э 1 1 к I ’ ’ б к I ’ ’ э - к I ’ ’ к 1- к I ’ ’ к / к I ’ ’ э 1 - a ’ ’ 0 Следовательно , изменение тока базы условного тран зистора должно привести к изменению тока в выходной цепи , в 1/ (1 - a ’ ’ 0 ) раз большему. Если подать смещение в прямом направлении на левый р-п переход , то он будет инжектировать дырки в среднюю n -область . Дырки будут распространяться диффузионно в направлении среднего р-п перехода , втягиваться его полем и выбрасываться в среднюю р-область . Три левых слоя работают при этом , как транзистор типа р-п-р, вклю ченный с общей базой . Ток эмиттера этого левого условного транзистора I ’ э будет , очевидно , равен току эмиттера I э структуры р-п-р-п. Таким образом , получаем , что структ ура р-п-р-п пред ставляет собой как бы два наложенных один на другой плоскостных транзистора , из которых первый является транзистором р-п-р, включенным по схеме с общей базой , а второй — транзистором п-р-п, включенным по схеме с общим коллектором . Рис а , б Так как области n 1 и n 2 практически представляют собой одну и ту же n -область , связанную выводом базы с заземленной точкой , то мы имеем все основания заземлять отдельно каждую из этих областей , оставив области p 1 и р 2 соединенными проводником . Усиление по току структуры в целом определяется соотношением a 0 =a ’ 0 /[1- a ’ ’ 0 ] Таким образом , при условии , что коэффициент усиле ния по току каждого из условных транзисторов ( a ’ 0 , и a ’ ’ 0 ) меньше единицы , коэффициент передачи тока структуры а ) б ) Схематическое изображение двух стадий (а и б ) разде ления транзистора р-п-р-п на два условных триода р-п-р и п-р-п р-п-р-п в целом может значительно превышать единицу . Поясним механизм работы этой структуры с помощью энергетических диаграмм рис . 2. Когда отсутствует внешнее напряжение , положение границ зон структуры р-п-р-п (рис . 2 а ) будет иметь вид , представленный на рис . 2 б Дополнительный потенциальный барьер в коллекторе принято обычно называть ловушкой , в связи с чем струк туру типа р-п-р-п иногда называли транзистором с ловуш кой в коллекторе. Когда приложены внешние напряжения указанной выше полярности , высота потенциального барьера среднего пере хода резко возрастает , а высота левого и правого потен циальных барьеров несколько понижается . Если рассмат ривать только теоретическую модель , т . е . пренебречь паде нием напряжения на распределенном сопротивлении , то высота левого барьера понизится на величину приближенного к эмиттеру напряжения , а высота правого барьера на величину , определяемую током I ’ к , протекающим через этот переход рис. в Изменение напряжения между эмиттером и базой приводит к инжекции дырок в среднюю n -область . Диффун дируя через среднюю n -область и попадая через запер тый переход в среднюю р- область , дырки повышают концентрацию основных носи телей в этой области. Повышение концентрации основных носителей в средней р-области приводит к пони жению высоты правого р-п перехода и инжекции элек тронов из правой n -области в среднюю р-область . Элек троны проходят среднюю р-об ласть и уходят через потен циальный барьер в с реднюю n -область . Часть из них рекомбинирует в р-области . Условие равновесия и электрической нейтральности требует чтобы число дырок , вошедших в р-область , было равно числу электронов рекомбинировавших при движении через p -область. Отсюда ясно , что поскол ьку рекомбинирует в объеме 1 - a ’ ’ 0 от всех вошедших в этот объем электронов то появление в средней р-области некоторого количества дырок вызывает инжекцию в эту область в 1/(1 - a ’ ’ 0 ) раз большего количества электронов . Так как число дырок , дости гших средней р-области, a ’ 0 в раз меньше числа дырок , инжектированных эмиттером (левой p -областью ), а число электро нов , вызванных этими дырками из правой n -области , в 1/(1 - a ’ ’ 0 ) раз больше , чем число дырок , достигших р- области , то результирующий ко эффициент передачи тока ока зывается равным : a 0 = a ’ 0 /(1 - a ’ ’ 0 ) Рис . 2. Диаграммы положения границ зон и прохождения носителей заряда в структуре р-п-р-п : а— схематическое изображение структуры р-п-р-п , б - положение границ зон при отсутствии внешних напряжений , в— положение границ зон при подаче , на коллектор отрицательного , а на эмиттер положительного смещения относительно базы положение границ зон до подачи смещения , изменение положения границ зон правого перехода при попадании инжектированных эмиттером дырок в среднюю р-область. Коэффициент усиления по току , превышающий единицу , при соответствующем направлении входного и выходного тока обеспечивает работу прибора в ключевом режиме. Биполярный транзистор при включении его по схеме с общей базой име ет необходимые направления токов , но его коэффициент усиления по току a 0 < 1. При включении по схеме с общим эмиттером коэффициент усиления по току превышает единицу ( B 0 > 1), но не соблюдаются необхо димые направления токов . В четырехслойной тиристорной с труктуре выполняются оба эти условия. Динистор . Рассмотрим работу диода состоящего из четырех че редующихся слоев p 1 - n 1 - p 2 - n 2 (рис . 5-8, а ). Если подать на него не очень большое напряжение U плюсом на слой р 1 и минусом на слой n 1 , то потечет ток , как пока зано стрелкой . В результате переходы П 1 и П 2 будут работать в прямом направлении , а переход П 2 - в обратном . Таким образом , получится как бы сочетание двух транзисторов в одном приборе (рис .5-8, б ) (Комбинация транзисторов р-п-р и п-р-п , показанная на рис . 5-8, б , действительно обладает свойствами динистора и может быть использована на практике .) : одним транзистором является комбинация слоев p 1 - n 1 - p 2 , другим - комбинация слоев п 1 -р 2 - n 2 . Слои p 1 и n 2 являются эмиттерами , n 1 и p 2 , — базами для одного тра нзистора и коллекторами для второго . Во избежание путаницы их называют базами . Переход П 2 называют коллекторным. Рис 3. Структура динистора (а ) и его двухтранзисторный эквивалент (б ). Рассмотрим четырехслойную структуру , изображенную на рисунке 3. В этом случае напряжение окажется приложенным с основном к переходу П 2 , который будет работать в режиме коллектора . Переходы П 1 и П 2 окажутся смещенными в прямом направлении . Переход П б удет представлять собой эммитер , инжектирующий неосновные носители в область n 1 , выполняющую роль базы для первого эммитера . Дырки , прошедшие первую базу и коллекторный переход П 2 , появляются во второй базе . Их нескомпенсированный объемный заряд будет пони жать высоту потенциального барьера перехода П 3 и вызывать встречную инжекцию электронов. Аналогичным образом можно рассматривать инжекцию электронов из области n 2 в область p 2 их появление в область n 1 и встречную вторичную инжекцию дырок из области p 1 в область n 1. Таким образом , обе крайние области выполняют роль эммитеров , причем каждый эммитер отвечает вторичной встречной инжекцией на инжекцию другого эммитера . Этим создаются все необходимые предпосылки для развития лавинного процесса . Тем не менее лавинный процесс роста тока через систему начинается не при любом напряжение на структуре , а только при некотором достаточно большом напряжении. Если изменить полярность напряжения , приложенного к рассматриваемой структуре , на обратную , то переходы П 1 и П 3 окажутся смещенными в обратном направлении . Если оба эти перехода достаточно высоковольтные , то вольт-амперная характеристика будет иметь вид обратной ветви обычной диодной характеристики. Пока коллекторный переход работает в обратном направлен ии , практически все приложенное напряжение U падает на нем . Поэтому при больших значениях U следует учитывать ударную ионизацию в этом переходе . Примем для дырок и электронов один и тот же коэффициент умножения М (чтобы не усложнять выкладки ) и обозначим через a 1 и a 3 интегральные коэффициенты передачи тока от переходов П 1 и П 3 к переходу П 2. Тогда ток последнего можно записать в следующем виде : I п 2 = M ( I a 1 +Ia 3 +I k0 ) (1) где I k 0 — сумма теплового тока , тока термогенерации и тока утечки в переходе П 2. Поскольку токи через все три перехода одинаковы и равны внешнему току I , легко находим : I = MI k 0 /(1- M a) (2) Здесь a = a 1 - a 3 суммарный коэффициент передачи тока от обоих эмиттеров к коллектор ному переходу . Выражение (2) в неявном вид е является вольт-амперной характеристикой динистора , так как параметр M в правой части зависит от напряжения (Ток I k 0 при том его определении , которое было дано в формуле (1), тоже зависит от напряжения . Однако учет этой зависимости наряду с зависимостью М . (U) сильно усложняет задачу . В некоторых случаях (например , если переход П 2, зашунтирован небольшим заранее известным сопротивлением ) можно пренебречь функ цией М (U) и считать зависимость от напряжения сосредоточенной в функции I k 0 ( U ). В других случая х можно учесть зависимость a (U) и пренебречь функциями М (U) и I k 0 (U). Наконец , можно использовать различные 'комбинации этих функций . Общая методика анализа при этом не меняется .) . Структура выражения (2) такая же , как в случае лавинного транзистора при I б == 0. Такое сходство вполне естественно , поскольку оба «составляющих транзи стора» в динисторе (рис . 3, б ) включены по схеме ОЭ с оборванной базой. Вольт-амперная кривая динистора вместе с его условным обозна чением показана на рис . 4. Как видим , она подобна характеристике лавинного транзистора в схеме ОЭ (см . рис . 4)..Однако существенным преимуществом динисторов является то , что рабочее напряжение в области больших токов у них значительно меньше и почти не зависит от тока . Кроме того , динисторы работают без всякого предва рительного смещения в цепи базы в отличие от лавинных транзисторов , у которых такое смещение необходимо (рис . 4, а ). Критические точки характеристики на рис . 4, в которых r == dU / dI == 0, называют соответственно точкой прямого п ереключе ния (ПП ) и точкой обратного переключения (ОП ). Рис . 4. Вольт-амперная характеристика динистора . а-начальный участок ; б-полная кривая. Происхождение отрицательного участка н а характеристике динистора обусловлено той же причиной , что и в лавинном тран зисторе . А именно , у обоих приборов на этом участке задан постоянный ток базы (у динистора он равен нулю ). Поэтому должно выполняться соотношение d I k = dI э , т . е . дифференциальны й коэффициент а должен быть все время равен единице . С ростом тока величина a стремится воз расти , но это возрастание предотвращается уменьшением напряжения на коллекторном переходе , т . е . ослаблением ударной иони зации . Такой же вывод следует из формулы (2), в которых знаменатель не может быть отрицательным , и , следова тельно , начиная с некоторой рабочей точ ки , увеличение интегрального коэффициента a должно сопровождаться уменьшением коэффициента M ,т . е . умень шением коллекторного напряжения. Однако , н есмотря на определенное сходство с лавинным транзистором , имеет принципиальную особенность . Эту особенность легко показать , если представить вольт-амперную характеристику в форме U ( I ). Подставив выражение для характеристики в области ионизации в (2) и реш ив последнее относительно напряжения , получим : U = U M [1-( a*I+I k0 )/ I ] 1/ n (3) У лавинного транзистора , у которого a < 1 при любом токе , напряже ние U k всегда имеет конечную величину . У динистора , у которого сум марный коэффициент a == a 1 + a 3 может превыша ть единицу , напря жение U (точнее , напряжение на коллекторном переходе ) делается равным нулю при некотором конечном токе /. При еще большем токе формулы ( 2 ) и ( 3 ) становятся недействительными , так как коллекторный переход оказывается смещенным в прямом нап равлении и механизм работы динистора качественно изменяется . Рассмотрим отдельные участки характеристики , показанной на рис . 4. Начальный участок 1 характерен очень малыми токами , при которых можно считать a @ 0. Сопротивление на этом участке весьма велико , поэтому заданной величиной всегда бывает напряжение , а ток можно найти по формуле (2). На переходном участке 2 рост напряжения замедляется , а сопро тивление резко падает . Эти изменения являются следствием увеличения коэффициента а и могут быть легко оцен ены с помощью выражения (3). В конце второго участка , в точке ПП , сопротивление обращается в нуль , а затем (при заданном токе ) становится отрицательным . Коор динаты точки прямого переключения определяются условием dU / dI = 0 . Напряжение U п.п обычно близко к величине U m и для разных ти пов динисторов лежит в широких пределах от 25 — 50 до 1 000 — 2 000 в ( Эти цифры характерны для серийных динисторов . Можно изготовить ана логичные приборы с рабочими напряжениями всего в несколько вольт ). Ток I п.п лежит в пределах от долей микроампера до нескольких мил лиампер в зависимости от материала и площади переходов. На отрицательном участке 3 характеристика по-прежнему описы вается формулой (3), которую , однако , можно упростить , полагая aI > I k 0 . Тогда U @ U M (1- a ) 1/ n (4) где a увеличивается с ростом тока . Дифференцируя (4) по току , получаем сопротивление на этом участке : r = - U M ( d a/ dI ) / n (1- a ) [ n -1]/ n (5) Отсюда видно , что величина сопротивления должна существенно меняться с изменением тока . Характер этого изменения определяется функцией a (I) и в общем случае может быть немонотонным . Однако чаще всего сопротивление r возрастает (по модулю ) с ростом тока . Средняя величина ф r ф между точками ПП и ОП лежит обычно в пределах от 5 — 10 до 50 — 100 ком. Коллекторное напряжение , уменьшаясь на участке 3, делается равным нулю в точке Н ( Точка Н обозначает границу режима насыщения— режима , в котором и эмит-терные , и коллекторный переходы работают в прямом направлении. ) . Из формулы ( 3 ) при U = 0 получаем соотношение I = I k 0 /[1- a] (6) из которого определяется ток I н . Поскольку этот ток несравненно больше , чем I к0 , его можно определять из условия a = a 1 + a 3 @ 1 (7) пользуясь графиками a ( I ). Н апряжение U н является суммой напряжений на эмиттерных переходах , так как U п 2 = 0 . Используя формулу U Э = j T ln ( I э / I ` э0 +1+ a n ( e uk / yt -1)) при U k =0, I э = I н и считая оба эмиттерных перехода одинаковыми , получаем : U н =2 j T ln ( I э / I ` э0 ) (8 ) Э то напряжение составляет несколько десятых долей вольта у германиевых динисторов и 0,5 — 1 в — у кремниевых. При токе I > I н переход П 2 , будучи смещен в прямом направ лении , инжектирует носители навстречу тем потокам , которые посту пают от эмиттеров . Инжектир уемый компонент тока I п 2 равен раз ности между собираемым компонентом ( a 1 I п 1 + a 3 I п 3 ) и полным током I п 2 . Поэтому если для простоты положить a 1 = 0 (т . е . считать , что носители , инжектируемые переходом П 2 . не доходят до эмиттеров ) и принять условие U >> j T для всех трех переходов , то напряжение на открытом динисторе можно выразить с помощью формулы U Э = j T ln ( I э / I ` э0 +1+ a n ( e uk / yt -1)) в виде суммы напряжений на переходах : U = j T [ ln ( I п 1 / I э 01 )- ln [( a 1 I п 1 + a 3 I п 3 )- I п 2 ]/ I э 02 + ln ( I п 3 / I э0 3 )] (9 a ) (токи I ` э0 заме нены на I э0 , так как принято a 1 = 0). Учитывая , что I п 1 = I п 2 = I п 3 = I и полагая токи I э0 одинаковыми у всех переходов , получаем простое приближенное выражение : U = j T ln ([ I / I э0 ]/ [a-1] ) (9 б ) Вблизи точки Н , где a @ 1, увеличение тока , а вместе с ним коэф фициента а приводит к сильному увеличению разности a - 1 и напря жение несколько уменьшается (участок 4). В точке ОП напряжение достигает минимума и в дальнейшем растет с ростом тока (участок 5) за счет падения напряжения в толстой базе ( Наличие т олстой базы в структуре динистора характерно для большинства реальных приборов по конструктивно-технологическим причинам . Коэффициент переноса c в такой базе существенно меньше единицы , поскольку обычно w >> L . Это обстоятельство не препятствует работе дин истора , если выполняется условие a 1 + a 3 > 1. Более того , малый коэффициент переноса в толстой базе желателен , потому что при этом суммарный коэффициент a в области малых токов нарастает медленнее , а это обеспечивает большие напряжения переключения. ) . Обычно параметры точек Н и ОП близки друг к другу , поэтому можно вычислять координаты точки ОП по формулам (8) и ( 9 ). При отрицательном напряжении U переход П 2 оказывается сме щенным в прямом направлении и дырки инжектируются в слой n 1 , а электроны — в слой p 2 . Переходы П 1 и П 3 смещены в обратном направлении и являются в данном случае коллекторными . Таким образом , динистор в этом режиме эквивалентен двум последовательно включенным транзисторам (р-п-р и п-р-п ) с оборванными базами . Напряжение пробоя в такой комбин ации зависит от типа переходов П 1 и П 3 (плавные или ступенчатые ), а также от материала баз. Важной проблемой при разработке динисторов и других аналогич ных приборов является обеспечение плавного изменения коэф фициента а в области малых токов . Действитель но , как уже отмечалось , 2-й (переходный ) участок вольт-амперной кривой (рис . 4) характерен заметной и растущей ролью слагаемого aI по срав нению с током I k 0 в формуле ( 3 ). Значит , чем медленнее увеличи вается a c ростом тока , тем позднее (при больших тока х ) начнется 2-й участок и тем больше будет напряжение переключения , что обычно желательно в таких приборах . С этой точки зрения предпочтительным материалом для динисторов является кремний , так как у кремниевых переходов благодаря большей роли процессов ге н ерации - рекомби нации коэффициент инжекции при малых токах близок к нулю и с ростом тока увеличивается весьма медленно . Еще одним преимуществом кремния является малая величина тока в запер том состоянии прибора . Однако , с другой стороны , кремниевые перехо ды характерны большей величи ной прямого напряжения и большим сопротивлением слоев . Это ухудшает параметры динистора в открытом состоянии. Рис . 5. Структура тринистора. Чтобы ослабит ь зависимость a ( I ) при малых то ках (особенно у германиевых структур ), часто шун тируют эмиттерный переход небольшим сопротив лением R . Тогда значительная часть общего тока ответвляется в это сопротивление , минуя эмиттер . Тем самым эмиттерный ток , а вмест е с ним и коэффициент а при прочих равных условиях умень шаются. В последнее время одну из баз динисторов обычно легируют золо том . Цель такого легирования - уменьшить время жизни и тем самым время переключения . При этом одновременно возрастает отношение w / L (поскольку L =( d t) 1/2 ), а значит, и коэффициент a , что опять-таки способствует повышению напряжения переключения. Тринистор. Снабдим одну из баз динистора , например п 1 , внеш ним выводом и используем этот третий электрод для задания дополни тельного то ка через переход p 1 - n 1 (рис . 5) (Р еальные четырехслойные структуры характерны различной толщиной баз . В качестве управляющей используется тон кая база , у которой коэффициент передачи a 1 близок к единице. ) . Тогда получится прибор , обладающий свойствами тира трона . Для такого прибора (тринистора ) принята та же терминология , что и для обычного тран зистора : выходной ток называется коллекторным , а управляющий — базовым . Эмиттером считается слой , примыкающий к базе , хотя с физической точки зрения эмиттером являе т ся и второй внешний слой (в нашем случае п 2 ). Условное обозначение тринистора вместе с семей ством характеристик показано на рис . 6. Как видим , увеличение управляющего тока I б приводит прежде всего к уменьшению напряже ния прямого переключения . Кроме того, несколько возрастает ток прямого переключения , а ток обратного переключения уменьшается.В результате отдельные кривые с ростом тока I б как бы «вписываются» друг в друга вплоть до полного исчезновения отрицательного участка (такую кривую называют спрямленн ой характеристикой ). Элементарный анализ тринистора можко провести , исходя из формулы (1), в которой нужно положить I п 3 = I п 2 = I k и I п 1 = I k + I б . Тогда вместо формулы (2) получим для тока I k более общее выражение I k = ( MI k 0 +( M a 1 ) I б )/(1- M a) (10) Здесь по-прежнему a = a 1 + a 3 — суммарный коэффициент пере дачи , в котором составляющая a 3 является функцией тока I k , а состав ляющая a 1 - функцией суммы токов I k + I б . Задавая положительный ток I б , мы тем самым задаем начальное значение коэффи циента a 1 (при I k ==0). Поэтому любому току I k будет соответствовать большее значение a , а значит , и большее значение а , чем при I б = 0. Рис . 6. Вольт-амперные характеристик и тринистора при положительном токе базы. Решая (10) относительно M и используя выражение для характеристики в области ионизации , не -. трудно представить вольт-амперные характеристики тринистора в форме U к ( I к ): U к = U m [(1- a I к + I к 0 + a 1 I б )/ I к ] 1/ n (11) В частном случае , при I б = 0, получается характеристика динистора (3). Выражение (11) ясно показывает , что данному току I к соответствует тем меньшее напря жение U k , чем больше ток I б (рис .6). Рассмотрим отдельные уча стки этого семейства. На начальном участке мы имеем по существу семейство характерис тик обычного транзистора в схеме ОЭ . Координаты точек прямого переключения определяются , как и в динисторе , условием dU k / dI k , == 0. Анализ показывает , что ток I п.п возрастает с увеличением тока б азы. На рис . 7 показана пусковая характеристика тринистора , т . е . зависимость U п.п ( I б ) . Координаты точки Н , в которой напряжение на коллекторном переходе П 2 падает до нуля , определяются условием U k = 0 в формуле (11). Так же как в динисторе , можно в этой точке считать a @ 1 и опре делять ток I н из условия a=a 1 ( I н + I б )+ a 3 ( I н )==1. (12) Отсюда видно , что увеличение тока I б , а значит , и коэффициента a 1 сопровождается уменьшением коэффициента a 3 , а значит , и тока I н . Соответственно несколько мень ше будет и ток I o . п в точке обратного переключения. Параметры тринистора в открытом состоянии практически не отличаются от параметров динистора , поскольку ток I k в этой области значительно больше тока I б , и поэтому токи обоих крайних переходов почти одинак овы. Рис . 7. Пусковая характеристика тринистора До сих пор мы рассматривали кривые с параметром I б >0 . При этом подразумевалось , что источник базового тока представляет собой э . д . с . E б < О , включенную последовательно с сопро тивлением R б (см . рис . 6). В частном случае , при I б =0, можно было считать E б = 0 ; r б = Ґ . Теперь рассмотрим работу тринистора в условиях обратно го смещения ( E б > 0) (рис . 8). Пусть э . д . с. E б достаточно вел ика и эмиттерный переход заперт . Тогда тринистор превращается в транзистор п 1 -р 2 -п 2 (с оборванной базой p 2 ) , который включен последовательно с сопротивлением R б и питается напряжением E б + U k . Коллекторный ток при таком включении будет током транзистора в схеме ОЭ с оборван ной базой : I k = MI k 0 /(1- M a 3 ) где a 3 - коэффициент передачи тока от перехода П 3 к переходу П 2 . Реальное запирающее смещение на эмиттерном пере ходе будет меньше , чем э . д . с. E б , на величину I k R б . С ростом тока I k смеще ние будет ум еньшаться , и при некотором токе I 0 , когда E б - I 0 R б = 0, эмиттерный переход отопрется . После этого базовый ток будет иметь неизменную отрицательную величину : Рис . 8. Вольт-амперны е характеристики тринистора при отрицательном токе базы. I б = - I 0 = - E б / R б (13) которую можно считать параметром соответствующей характеристики . Если в формуле (11) положить a 1 = 0 и a = a 3 и подставить I k = I 0 , можно получить напряжени е отпирания эмиттерного перехода : U 0 = U M [1-( a 3 I 0 + I k 0 )/ I 0 ] 1/ n (14) Из формулы (13) видно , что ток I 0 , равный параметру кривой (току I б ), возрастает вместе с модулем параметра . Что касается напря жения U 0 , то оно несколько увеличивается. Ток обратно го переключения можно найти из уравнения ( 1 2), если считать I н @ I о,п В случае малых отрицательных токов базы ток I о,п заметно больше тока I 0 @ф I б ф . При больших токах ф I б ф эта разница уменьшается . Отношение I о,п / ф I б ф можно назвать коэф фициентом усиления при выключении ; он определяется .величиной а 1 /(а -1) и в обычных тринисторах не превышает (1). Очевидно , что с точки зрения управляемости при запирании суммарный коэффициент передачи а не следует делать намного большим единицы. На рис . 9, а показана типичная с хема включения тринистора , а на рис . 9, б - ее рабочий цикл . Пусть E k < U п ,по . Тогда в запер том состоянии и при токе I б = 0 рабочей точкой будет точка а. Увели чивая ток I б до значения I б 1 , мы вызовем скачкообразный переход рабочей точки из положения a 1 в положение b . В этом открытом состоя нии тринистора падение напряжения на нем составляет всего лишь около 1 в, как и в динисторе . Поэтому ток нагрузки практически равен E k / R k . Для того чтобы запереть тринистор , т . е . вернуться в точку а , нужно либо уменьш ить ра бочий ток до величины I k < I o . п Рис 9. Типовая схема включения тринистора (а ) и ее рабочий цикл (б ) (путем понижения пи тающего напряжения ), либо задать в базу отрица тель ный импульс тока . Оба случая иллюстрируются пунктирными линиями на рис . 9, б. В первом случае рабочая точка скачком переходит из положения b 1 в положение a 2 , а затем (после восстановления Э . Д . С . E k ) - в исходную точку а . Во вто ром случае из точки b происходит скачок в точку a 3 , а затем (по окон чании запирающего импульса ) возвращение в точку а. Первый путь известен из тиратронной техники , второй специфичен для тринистора , так как тиратрон нельзя погасить со стороны сетки . Правда , базо вый ток «гашения» в тринисторе оказывается сравнительно большим из-за малого коэффициента усиления при выключении. Основная тенденция при разработке современных тринисторов состоит в повышении рабочих токов и , напряжений с тем , чтобы заменить соответствующие газоразрядные приборы (газотроны и тиратроны ). В настоящее время рабочие токи тринисторов лежат в пределах 1 000 — 2 000 а, а рабочие напряжения — в пределах 2 — 3 кв. При прочих равных услови ях динисторы и тринисторы значительно превосходят газоразрядные приборы по коэффициенту полезного действия , а также по габаритам , весам и сроку службы. Мощные тринисторы используются в качестве контакторов , ком мутаторов тока , а также в преобразователях по стоянного напряжения , инверторах и выпрямительных схемах с регулируемым выходным напряжением. Времена переключения у тринисторов значительно меньше , чем у тиратронов . Даже у мощных приборов (с токами в десятки ампер и больше ) время прямого переключения сос тавляет около 1 мксек, а время обратного переключения не превышает 10 — 20-мксек. Следует заметить , что наряду с конечной длительностью фронтов напряжения и тока имеют место задержки фронтов по отношению к моменту подачи управляющего импульса. Наряду с мо щными тринисторами разрабатываются и маломощные высокочастотные варианты . В таких приборах время прямого пере ключения может составлять десятки , а время обратного переключе ния — сотни наносекунд . Столь высокое быстродействие обеспечи вается малой толщино й слоев и наличием электрического поля в тол стой базе . Маломощные быстродействующие тринисторы исполь зуются в различных спусковых и релаксационных схемах.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
И почему Ной не убил тогда тех двух комаров?..
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru