4.6.2 Разновидности приборов с зарядовой связью

Простейшие ПЗС имеют ряд недостатков:

1. Металлические электроды затвора необходимо располагать очень близко друг к другу (1 мкм) для обеспечения перетекания заряда.

2. при малом расстоянии между затворами возможно загрязнение окиси кремния и соответственно ухудшение параметров этой пластины.

Возможны паразитные соединения отдельных групп между собой.

Эти недостатки устраняются в ПЗС, имеющих другие конструкции.

Наибольшее распространение получили двухтактные ПЗС.

ПЗС-структуры можно построить на комбинации МОП-транзисторов.

p-области выступают в качестве проводящих участков.

Глава 5

Тиристоры

Тиристоры – полупроводниковые приборы с тремя или болееp-n-переходами, имеющие на ВАХ участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях: включенном и выключенном. Используется в переключающих устройствах.

Несколько разновидностей тиристоров:

1. Тиристоры с двумя выводами – динисторы. Процесс включения или выключения этих приборов можно осуществлять лишь в силовой цепи.

2. Трёхвыводные тиристоры (тиристоры с управляющими электродами) – тринисторы. Управление можно осуществлять как по силовой цепи, так и по цепи управления. Выключение обеспечивается по силовой цепи. Приборы с неполным управлением – можем включать в нужный момент, а выключать, когда подойдёт определённый момент. Есть тиристоры с полным управлением.

3. Симисторы – симметричные тиристоры. Эти тиристоры могут служить переключателями в цепях переменного тока.

5.1 Динистор

Динистор – структура, состоящая из трёхp-n-переходов.

1, 3 – p-n-переходы включены в прямом направлении. Они получили название эмиттерных переходов;

2 – p-n-переход включён в обратном направлении. Он получил название коллекторного перехода.

Рассмотрим принцип действия тиристора:

При подаче напряжения электроны, которые инжектируются через первый p-n-переход, будут попадать в зону коллекторного перехода и будут накапливаться в n-зоне. Дальнейшему продвижению электронов будет препятствовать потенциальный барьер следующего p-n-перехода. В результате ток через структуру будет достаточно мал.

Схема замещения из двух транзисторов с разной проводимостью:

При напряжении включения концентрация достигает критического значения. Коллекторный переход полностью исчезает, и тиристор оказывается в прямом включении. Потенциальные ямы практически исчезают.

Тиристор (тринистор):

Динистор:

I = ;

= = ;

= ;

= ;

= . (5.1)

Области n и p в тиристоре делают как можно больше. Для уменьшения коэффициента добавляют шунтирующий переход.

Повышается напряжение включения.

5.2 Тиристор с управляющим электродом (тринистор)

Тринистор – прибор с тремя выводами: анодом, катодом и управляющим электродом.

Управляющий электрод служит для управления процессом накопления избыточного заряда в одной из центральных областей тиристора. По этой причине различают тиристоры с катодным и анодным управлением.

Как действует этот прибор?

В p-области будет происходить накопление носителей заряда. При каком-то критическом токе концентрация носителей станет критической, тиристор перейдёт во включенное состояние.

ВАХ тиристора:

''' > '' > ' = 0.

Управляющий электрод размещается в более тонкой базе, чтобы легче было управлять. Другая база более толстая.

При обратном включении два p-n-перехода в обратном включении.

Внутренняя структура тиристора может иметь вид:

В этом случае при некотором напряжении на управляющем электроде основные носители из n-области начинают инжектироваться в p-область. Происходит отпирание тиристора.