6.2.Трехэлектродные тиристоры (тринисторы).

Тринистор отличается от динистора наличием третьего вывода от одной из средних областей. Благодаря третьему – управляющему – электроду тринистор можно открывать при напряжениях меньших, чем U_вкл и даже U_{пр.зкр.макс}. Для этого нужно на управляющий электрод тринистора подать короткий (длительностью в несколько микросекунд) управляющий импульс положительной (если управляющий вывод электрода сделан от р-области) или отрицательной (при выводе от n-области) полярности (рис.6.2.1, а, б). Семейство вольамперных характеристик тринистора, снятых при различных токах управляющего электрода, приведено на рис.6.2.1, в.

Для перевода тринистора из открытого состояния в закрытое необходимо уменьшить основной ток до значения меньшего, чем I_уд. В цепях постоянного тока это осуществляется пропусканием через открытый тринистор короткого импульса обратного тока, превышающего прямой, для чего используется специальное коммутирующее устройство.

Рисунок 6.2.1. Структура, условное графическое изображение и вольтамперная характеристика тринистора.

Тринистор, работающий в цепях переменного тока, запирается автоматически в момент окончания положительной полуволны основного тока. Этим объясняется широкое применение тринисторов в устройствах переменного тока – для управления электродвигателями переменного тока, в выпрямителях и инверторах, импульсных схемах, устройствах автоматики и др.

Ток и напряжение цепи управления небольшие, а основной ток может составлять единицы, десятки и сотни ампер при анодных напряжениях от десятков-сотен до нескольких тысяч вольт. Поэтому

Рисунок 6.2.2. Встречно-параллельное соединение тиристоров.

для работы на переменном токе коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает 10⁴...10⁵.

Внешний вид тринисторов представлен на рис. 6.2.3.

Рисунок 6.2.3. Тринистор.

6.3. Симметричные тиристоры (симисторы).

Динисторы и тринисторы пропускают рабочий (основной) ток только в одном направлении. Для того чтобы основной ток протекал в обоих направлениях, можно использовать встречно-параллельное включение двух тиристоров (рис. 6.2.2).

Эту же задачу можно решить и более простым способом, применив двухсторонние полупроводниковые ключи. Структура таких приборов значительно сложнее, чем у несимметричных, и в простейшем случае содержит пять областей с различными типами проводимости, как показано на рис. 6.3.1, а. Здесь же приведено условное графическое обозначение этого типа тиристоров.

Рисунок 6.3.1. Структура и условное графическое изображение симистора.

Такой симметричный тиристор по принципу действия аналогичен несимметричному тиристору и имеет аналогичную вольтамперную характеристику. Электрическая симметрия относительно его крайних выводов, называемых символическими анодом и катодом, приводит к симметричной вольтамперной характеристике относительно начала координат, общий вид которой приведен на рис. 6.3.1, б.

Такие приборы называют симисторами, или триаками. Они широко применяются в устройствах силовой электроники, работающими на переменном токе. Внешний вид симисторов представлен на рис.6.3.2.

Рисунок 6.3.2. Силовые симисторы производства Франции.

Следует отметить основные особенности данного класса полупроводниковых приборов. По способу управления (управление током) они аналогичны биполярным транзисторам. При этом они имеют весьма существенное отличие от транзисторов: в них практически отсутствует активный режим, т.е. возможность плавного управления выходным током. Все типы тиристоров работают в так называемом ключевом режиме, который характеризуется двумя противоположными состояниями прибора – открытым и закрытым. В промежуточном состоянии тиристор находится в течение очень короткого отрезка времени, при этом процесс перехода из одного состояния в другое практически неуправляем. Поэтому при анализе работы тиристоров не используют статические характеристики (характеристики, снятые без нагрузки в выходной цепи). Очевидно, что подключение открытого тиристора непосредственно к выходу источника питания соответствует короткому замыканию, что неизбежно приведет к выходу из строя оборудования. Эти особенности тиристоров необходимо учитывать при разработке и расчете устройств на их основе. Следует также отметить, что принципы управления тиристорами в значительной степени отличаются от схемотехнических решений, использующихся при работе с другими типами электронных приборов, и изучаются в рамках специальных дисциплин.

Контрольные вопросы:

1. Какие полупроводниковые приборы называют тиристорами?

2.Опишите устройство и принцип работы двухэлектродного тиристора.

3. Поясните вольтамперную характеристику тиристора.

4. Какие статические параметры тиристора Вы знаете?

5.Какими параметрами характеризуется быстродействие тиристора?

6. В чем заключается различие между тринистором и симистором?

7. Приведите примеры применения тиристоров.