ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Симметричный переключатель из "Кремниевые вентили " Рассмотренные выше приборы—тиристоры и переключатели— работают на основе свойств кремниевых структур типа п-р-п-р. Дальнейшее исследование многослойных кремниевых структур, в частности структур типа п-р-п-р-п, позволило создать несколько весьма замечательных по своим свойствам приборов. К ним в первую очередь следует отнести такие приборы, как симметричный тиристор, обращенный тиристор, симметричный переключатель. Наиболее сложным по своей структуре является симметричный тиристор, создание которого стало возможным благодаря использованию некоторых особенностей пятислойпых кремниевых структур. Рассмотрим эти свойства непосредственно на конкретных приборах. [c.108] Основой симметричного переключателя является кремниевая монокристаллическая структура, изображенная на рис. 4-7. Структура имеет пять чередующихся слоев электронного и дырочного типов проводимости, которые образуют четыре р-и-перехода. Особенностью прибора является выведение к контактам, помимо слоев с электронной проводимостью п и пг, слоев с дырочной проводимостью р и р2, чем обеспечивается шунтирование р-и-переходов 1 п 4 металлическими контактами. [c.108] Если на электрод А подан отрицательный относительно электрода Б потенциал, то левая половина прибора будет включаться гак же, как это только было описано по отношению к правой части. [c.109] Таким образом, пятислойную структуру с зашунти-рованными крайними переходами можно рассматривать как две структуры типа р-п-р-п, включенные параллельно, но ориентированные в противоположных направлениях. [c.109] Отмеченная симметрия физических свойств структуры в прямом и обратном направлениях определяет симметрию вольт-амперной характеристики относительно начала координат. На рис. 4-8 представлена типичная вольт-амперная характеристика симметричного переключателя типа ВКДПС. [c.110] Следует отметить, что, изменяя геометрические размеры областей, находящихся под контактами, можно варьировать такие параметры структуры, как напряжение переключения [/пер, ток переключения /пер, удерживающий ток /уд. [c.110] На практике нетрудно бывает получить структуры, обладающие геометрической, а также физической симметрией (структура по своим физическим свойствам симметрична относительно геометрического центра). Все это обеспечивает идентичность прямой и обратной ветвей вольт-амперной характеристики, ее симметрию относительно начала координат. [c.110] Основным элементом выпускаемых промышленностью тиристоров типа ВКДУ, ВКУ, УПВК является структура, изображенная на рис. 4-1. Эти тиристоры в открытом состоянии пропускают ток от основания к верхнему гибкому выводу прибора (анод на основании прибора). Однако для преобразователей электрической энергии и различного электрооборудования нужны обращенные тиристоры (анод на гибком выводе и катод на основании). Это позволяет использовать групповые охладители и улучшить конструктивную компоновку. [c.110] Управляющий электрод обращенных тиристоров выведен со стороны анода. Приложив к управляющему электроду отрицательное относительно анода напряжение, такой тиристор можно перевести к проводящее состояние. [c.110] В дальнейшем процесс переключения развивается так, как если бы управляющий электрод был присоединен к области П2. Таким образом, имеет место взаимодействие р-п-переходов 1 к 2, г именно увеличение тока через переход 1 приводит к увеличению тока через переход 2. [c.111] Механизм управления структурой легко уяснить из рис. 4-10, где структура, изображенная на рис. 4-9, рассматривается как комбинация из двух четырехслойных структур типа р-п-р-п, имеющих общие эмиттерную и базовую области р и П2, при этом правая часть р-п-пг-рехода 2—2 [2 ) работает как эмиттер основной структуры Р1-П2-Р2-П3, а левая часть (2) работает как коллектор вспомогательной структуры в цепи управления Р -П2-ргП - Особенностью последней является то, что базовый слой р1 соединен с эмиттерным слоем р. При приложении к управляющему электроду напряжения, как это показано на рис. 4-10, через / -л-переход 1 протекает ток / у, являющийся током управления структуры Р -П2-Р -П1 и переводящий ее в проводящее состояние. [c.112] При подстановке, разумеется, пренебрегаем влиянием анодной цепи на цепь управления. [c.112] Следует отметить, что в реальных структурах триод-1ЭЯ часть р -П2-рх, как правило, имеет широкую базу, шачительно превышающую диффузионную длину дырок Ьор. В этом случае прямая ветвь вольт-амперной характеристики структуры Р1-П2-Р1-П1 не имеет участка отрицательного сопротивления. Выражение (4-34) не теряет смысла, если принять 4=0. [c.113] Часть многослойной структуры обращенного тиристора. [c.113] Как было отмечено, описанный способ управления можно рассматривать как управлен] е через базу П2, которая в реальных приборах выполняется достаточно широкой. Этот факт и то, что в слой 2 ответвляется только часть тока управления, приводят к большим токам управления, чем при управлении через тонкую базовую область, однако порядок величины тока управления в том и другом случае сохраняется. [c.113] На рис. 4-12 изображены прямые ветви вольт-амперных характеристик обращенного тиристора серии ВКДУО при различных токах управления. Характерной особенностью этого тиристора является более четко выраженный по сравнению с обычными тиристорами транзисторный эффект, рост полочки тока при увеличении тока управления. Это обусловлено спецификой управления через широкую базу тиристора, слабой зависимостью от тока коэффициента усиления по току триода с широкой базой П2. [c.113] Рассмотрим влияние тока, протекающего по цепи управления, на обратную ветвь вольт-амперной характеристики обращенного тиристора. Если к электроду А приложено отрицательное относительно электрода К напряжение, то к / -п-переходам 2 н 4 приложено обратное, а к /7-л-переходу 3 прямое напряжение (рис. 4-13). [c.114] При приложении к управляющему электроду отрицательного по отношению к электроду А напряжения на р-/г-переходе 1 действует прямое напряжение. В реальных приборах / - -переход 4, как правило, имеет небольшое напряжение в точке загиба обратной ветви характеристики и обладает существенной утечкой тока. Поэтому при малых токах управления можно пренебречь запирающей способностью этого перехода по сравнению с запирающей способностью высоковольтного р-и-перехода 2. Исходя из распределения токов, приведенного на рис. 4-13, можно сказать, что при указанном включении ток через структуру делится на две части. Одна часть является коллекторным током трехслойной структуры р2-П2-р, другая (/ ) является одновременно анодным током четырехслойиой структуры Р2-Щ-Р -П и базовым током структуры р2-Пг-р -Область Рг является эмиттером трехслойной и четырехслойной структур, причем первая включена между точками, 4 и /(, а вторая — между точками УЭ и К. [c.114] Ток /у, протекающий по цепи управления при разомкнутой анодной цепи, является током управления четырехслойной структуры р1-П2-р -П. С увеличением этого тока при замкнутой анодной цепи четырехслойная структура переходит в проводящее состояние, величина тока I растет, что приводит к увеличению коллекторного тока / . [c.114] На рис. 4-14 приведены обратные ветви вольт-амперной характеристики обращенного тиристора серии ВКДУО при различных токах управления. Можно отметить три вида кривых. [c.115] Вернуться к основной статье