Контрольные вопросы

1. Чем объясняется разброс параметров полевых транзисторов?

2. Принцип действия полевого транзистора.

3. Как расширение р-n перехода влияет на проводимость канала ПТ?

4. Как создать обратно смещенный р-n переход в ПТ?

5. Почему ПТ нецелесообразно делать с прямым смещением р-n перехода?

6. Какие подвижные носители организуют I_с в ПТ с р - каналом, с n- каналом ?

7. Что такое напряжение насыщения в ПТ ?

8. Каков порядок по величине дифференциального сопротивления?

9. Что такое внутреннее сопротивление канала?

10. Что определяет статический коэффициент усиления ПТ по напряжению?

11. Что такое дифференциальное сопротивление входной цепи? Его величина?

Лабораторная работа № 4 Исследование тиристоров

(Продолжительность - 2 ч.)

Цель работы

Снятие прямых и обратных вольт-амперньк характеристик (ВАХ) тиристора при наличии тока управления и без него.

Оборудование

Учебно-лабораторный стенд «Луч-87-01»,сменная панель №4, съёмные элементы (тиристор КУ 101, резистор R=2,4 кОм).

Задание на подготовку к работе

Изучить устройство и принцип действия тиристоров и динисторов и знать их основные параметры. Записать паспортные характеристики тиристора КУ 101А и зарисовать его ВАХ.

Теоретические сведения

Тиристорами называются полупроводниковые приборы с тремя (и более) р-n переходами, предназначаются для использования в качестве электронных ключей в схемах переключения электрических токов. Тиристор обладает двумя устойчивыми состояниями: состоянием низкой проводимости (тиристор закрыт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт).

В зависимости от конструктивных особенностей и свойств тиристоры делят на диодные и триодные. С двумя электродами - диодные тиристоры или динисторы. С тремя электродами - триодные тиристоры.

На рис.1 изображена структура триодного тиристора. Обозначим p1-n1 переход через j1, переход p2-n1 через j2; p2-n2 через j3.

Крайние р-n переходы j1 и j3 называют эмиттерными, а средний j2-коллекторным. Электроды от крайних областей называют эмиттерными, а от одной из средних - базовыми или управляющими. Вывод, от которого прямой ток течет во внешнюю цепь, называют катодным, а к которому ток течет из цепей - анодным.

Е

30 31

сли к тиристору приложить напряжение, как показано на рис.1, то переходы j1 и j3 окажутся смещенными в прямом направлении, а j2 в обратном направлении. Следовательно, эмиттеры обоих транзисторов будут инжектировать неосновные носители в область базы. В результате диффузии неосновные носители достигают коллекторного перехода и полем перехода затягиваются в область коллектора. При подаче в цепь управляющего электрода тока управления I_у ток через р₂-n₂ - переход увеличивается. Дополнительная инжекция носителей заряда через р-n переход приводит к увеличению тока I_k2 на величину а₂I_У.

, где

М_л - коэффициент лавинного умножения;

- коэф. передачи эмиттерного тока;

I_У - ток управления ;

Iko - обратный ток.

Увеличение тока через запертый коллекторный р-n переход аналогично увеличению приложенного напряжения, так как увеличивается вероятность лавинного размножения носителей заряда. Поэтому, изменяя ток, можно менять напряжение, при котором происходит переключение тиристора , а значит и момент включения.

Семейство вольт - амперных характеристик тиристора показаны на (рис.1, б, в.)

Для того ,чтобы запереть тиристор, нужно либо уменьшить рабочий ток до значения I<I_уд путём понижения питающего напряжения до значения U₂, либо задать в цепи управляющего электрода импульс тока противоположной полярности. Этот процесс включения и выключения тиристора поясняет (рис.1,в) Если к нему через резистор R приложено напряжение U1 и ток в цепи управляющего электрода равен нулю, то тиристор заперт.

Рабочая точка находится в положении а. Когда ток управления электрода достигнет значения 1_у1, тиристор включится, и рабочая точка его переместится в точку в.

Для выключения необходимо (при Iу =0) уменьшить напряжение питания до значения U<U2. При этом рабочая точка из в1 перейдет в а2 и при восстановлении напряжения в точку а.

Рис. 4. Триодный тиристор:

А - структура; Б — вольт-амперная характеристика; В - харак­теристики, поясняющие процесс включения; 1 — линии нагрузки

Выключить тиристор можно также путём подачи на управляющий, электрод напряжения противоположной полярности и создания в его цепи противоположно направленного тока.

Н

32 33

аличие его приводит к уменьшению концентрации носителей зарядов в базе и уменьшению коэффициентов α1 и α2. При М₂α<1 тиристор выключается и в его цепи протекает малый ток, значение которого равно I_обр .Обозначения тиристоров в соответствии с ГОСТ 10862-72 состоит из шести элементов:

Первый элемент - буква К, указывающая исходный материал полупроводника;

второй - буква Н - для диодных тиристоров и У - для триодных;

третий - цифра, определяющая назначение прибора;

четвёртый и пятый - порядковый номер разработки;

шестое - буква, определяющая технологию изготовления, например КУ201А, КР102Н и т.д.