U	зч , що знаходиться в діапазоні між	U		U (3 ÷ 5	)
пруга				і		В , при цьому, якщо в

транзисторі записана «1», то значеня струму буде суттєво більшим, ніж у випадку зберігання«0».

Без програмування цей транзистор працює як звичайний МОН – транзистор і знаходиться в стані логічної «1».

Для програмування логічного нуля «0» на затвор подають короткочасний ім-

пульс позитивної напруги (			. Під дією цієї напруги електрони прохо-
		малої товщини, але не можуть пройти шар ніт-
дять із підкладки через оксид= 25 − 30В)
риду кремнію	і накопичуються на границі цих шарів. Так як імпульс напруги

короткочасний, то вони залишаються на границі шарів цих діелектриків. Накопичені електрони створюють об'ємний від'ємний заряд, який може зберігатися як завгодно довго. За рахунок цього заряду виникає електричне поле, яке протидіє полю затвора. Щоби індукувати канал в транзисторі, на затвор необхідно подавати більшу напругу, щоби протидіяти дії поля об'ємного заряду. Це відповідає зсуву стокозатворної характеристики вправо по осі напруг.

При подачі на затвор імпульсу опитування амплітудою 5В канал індукуватися не буде, струм стоку і струм в навантаженні відсутні. На навантаженні буде напру-

га, що відповідає рівневі логічного нуля «0».	(25 ÷ 30В)
Для стирання інформації на затвор подають імпульс напруги		тільки
від'ємної полярності.

Тема 2.5 ТИРИСТОРИ

План

1.Будова і принципи диністорів

2.Триністори

3.Спеціальні типи тиристорів (симістори, фототиристои, оптронний тиристор).

1. Будова принципи роботи диністорів

Тиристор – це напівпровідниковий прилад з трьома або більше р – n переходами, вольт – амперна характеристика якого має ділянку з негативним диференціальним опором і який використовується для перемикання.

Диністор – це тиристор, який має два зовнішніх виводи. Диністор має чотиришарову структуру, як зображено на рис. 1. Він має три р-n переходи, причому, за вказаної полярності джерела Е, два крайніх з них (П1 і П3) зміщені в прямому напрямку, а середній (П2)-у зворотному (рис.1,а).

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	133

а)	б)
Рис. 1. Структура диністора та його модель у вигляді двох транзисторів.

Тиристор можна представити у виді еквівалентної схеми (моделі), яка складається із двох транзисторів VT1 та VT2 р-n-р та n-р-n типу відповідно (Рис.1.,б). При цьому виходить, що переходи П1 і П3 є емітерними переходами цих транзисторі, а перехід П2 для обох транзисторів є колекторним.

Область бази Б1 транзистора VT1 одночасно э колекторною областю транзистора VT2, а область бази Б2 транзистора VT2 - колекторною областю транзистора

VT1.

Як правило, тиристори виготовляють із кремнію, причому емітерні переходи можуть бути сплавними, а колекторний перехід виготовляється методом дифузії. Використовується також планарна технологія. Концентрація домішок в базових

областях значно менша, ніж в емітерних областях.
Колекторний струм першого транзистора є базовим для другого						, а ко-
лекторний струм другого транзистора базовим першого		.	Таке вмикання
				I	IБ
забезпечує внутрішній додатній зворотний зв’язок: якщоI	увімкнеться хоча б один
	IБ

транзистор, то надалі вони будуть підтримувати один одного в увімкненому стані.

I	Струм диністора – це емітерний струм першого транзисторного				або другого
	, тобто			(1)		і
	З другого боку струм I	можна розглядати як суму двох колекторних струмів
		I = I	= I
	, рівних відповідно:	I	= α IЕ ; ,
		I	= α IЕ

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	134

Крім

α , α

- коефіцієнти передачі емітерного струму транзисторів VT1, VT2.

де

цього до складу струму диністора I входить початковий некерований (тепло-

вий) струм колекторного переходу .

I = I + I + I = α IЕ + α IЕ + I

Таким чином можемо записати

Звідки

або

I = α I + α I + I = I(α + α ) + I

(2)

(3)

вираз. Для малих значень струмів

і

Проаналізуємо отриманий I =

(

)

α та α

диністорі коефіцієнти

струм I теж порівняно невеликий. Із зростанням напруги на

(α + α ) < 1

зростають (за рахунок звуження баз транзисторів через розширення зво-

ротного зміщення перехду ), а одже зростає і струм через диністор I.

не

(α + α ) = 1

струму, що зветься струмом вмикання

диністора,

При деякому значенні

П

отримаємо

і вихідний струм мав би зростати до

нескінченості, якби

IВМ

обмежуюча дія опору навантаження

. Надалі прилад утримується в увімкне-

ному стані за рахунок внутрішнього

зворотного зв’язку. Вольт-амперна характери-

Н

стика (ВАХ) диністора представлена на рис. 2.

	Рис.2. ВАХ диністора та його умовне позначення, де
	напруга вмикання диністора;
UВМ––струм вмикання;
IВМ	– струм утримання;	IГР
UГР
IУТ – гранично допустимий стрим приладу;
IГР	– напруга що відповідає .

На ділянці ОА струм невеликий і ростеПповільно. В цьому режимі диністор закритий. На опір колекторного переходу впливають два взаємо протилежні

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	135

процеси. З однієї сторони, підвищення зворотної напруги на цьому переході збільшує його опір, так як під дією зворотної напруги основні носії виходять в різні

сторони від границі, перехід			збіднюється основними носіями заряду. Але, з ін-
шої сторони, підвищення	прямої напруги на емітерних переходах							, і	підси-
		П					його і зменшують
лює інжекцію носіїв, які підходять до переходу						, збагачують		П	П
його опір. До точки А перевагу має перший				процес і опір росте, але все повільні-
					П

ше і повільніше, так як поступово підсилюється другий процес.

Поблизу точки А при деякій напрузі, яка називається напругою вмикання, вплив обох процесів зрівноважується, а потім навіть дуже мале збільшення вхід-

ної напруги створює перевагу другого процесу і опір переходу							П	починає змен-
шуватися. Тоді виникає процес відкривання диністора.
П					П					і
	Струм скачко подібно зростає (ділянка АБ), так як збільшення напруги на
	зменшує опір					і напругу на ньому, за рахунок чого ще більше			зростають на-
										П
		П	П. В	і , а це приводить до ще більшого зростання струму, зменшенню
пруги на
опору				результаті цього процесу встановлюється режим (ділянка БВ) , коли
				П

диністор відкритий. Струм в цьому режимі визначається опором Rн.

2. Триністори

Триністор (тиристор) – це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових областей зроблено вивід-керуючий електрод.

Структура та умовне позначення триністора (тиристора) приведена на рис.2.

Рис.2. Структура та умовне позначення тиристора

Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругувм на р-n перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати величину . Ця властивість тиристора приведена на його BAX (рис.3.)

Якщо подати в керуюче коло імпульс прямої напруги, тиристор вмикається і залишається увімкненим після знаття сигналу керування.

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	136

Вимкнути тиристор можнаIут лише зниженням струму у його основному колі нижче струму утримання . На рис.4. приведена схема вмикання тиристора.

Рис.3. BAX тиристора

Рис.4. Найпростіша схема вмикання тиристора

У колах змінного струму тиристори використовуються у якості керованих електронних перемикачів. На рис. 5 приведено схему найпростішого однофазного регулятора та часові діаграми його роботи.

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	137

Рис.5 Однофазний регулятор:
а) електрична схема;
б) часові діаграми;
Схема керування СК виробляє імпульсні сигнали			і			. Змінюючи затри-
мку подачі сигналу керування відносно переходу	напруги мережі							через нуль –
		кер		кер						від
кут регулювання α - від О до π, можна регулювати напругу на					навантаженні
							м		м
нуля до максимуму.

Основні параметри тиристорів:

1)Статичні параметри:

-струм вмикання вм

-струм утримання (мінімальний прямий струм увімкненого тиристора при розімкнутому колі керування, при подальшому значенні якого тиристор переходить у непровідний стан);

2)Граничні параметри:

	гр	- максимально допустиме значення середнього струму через тиристор
		;	зв
		- максимально допустиме амплітудне значення зворотної напруги		;

-допустима середня потужність втрат у відкритому стані;

3)Динамічні параметри:

-час вмикання вм (час переходу тиристора із непровідного стану в провідний);

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	138