Несимметричные триодные тиристоры

Несимметричными триодными тиристорами ( тринисторами ) называют переклю-

чающие управляемые диоды с тремя контактными выводами - анодом, катодом и управ-

ляющим электродом. Их подразделяют на незапираемые и запираемые.

Незапираемый тринистор имеет возможность управления только моментом вклю-

чения, а запираемый – моментами включения и выключения.

Условные изображения незапираемого и запираемого тринисторов приведены на рис. 216.

Рис. 216. Незапираемые ( а, б ) и запираемый ( в ) тринисторы; а – с управлением по катоду, б, в – с управлением по аноду; А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод

В качестве примера рассмотрим принцип действия незапираемого тринистора с управлением по катоду ( рис. 217., а ).

.Рис. 217. Незапираемый тринистор с управлением по катоду: а – структурная схема; б и в – транзисторная аналогия тринистора

Для этого мысленно разрежем тринистор на две части ( пунктирная линия на рис. 217, а ) и разнесем их ( рис. 217, б ).

Тогда левую трехслойную структуру со слоями р - n - p можно рассматривать как транзистор типа р-n-p, а правую со слоями n - p - n как транзистор типа n-p-n ( рис. 217, в ).

Если включить между слоями p и n источник напряжения управления U и вклю-

xить выключатель S1, то образуется цепь тока базы транзистора Т2:

«плюс» U - выключатель S1 – база – эмиттер Т2 – «минус» U .

Транзистор Т2 откроется и превратится в т.н. равнопотенциальную точку. Иначе говоря, сопротивление между каждой парой выводов транзистора ( база-эмиттер, база-коллектор и эмиттер-коллектор ) станет равным нулю. В этом случае все три вывода этого

транзистора можно мысленно соединить в одну общую точку.

Через открывшийся транзистор Т2 образуется цепь тока базы транзистора Т1:

«плюс» на аноде А – переход эмиттер – база Т1 – переход коллектор-эмиттер Т2 – «минус» на катоде К.

Поэтому транзистор Т1 также откроется и превратится в равнопотенциальную точ-

ку. Все три вывода этого транзистора также можно мысленно соединить в одну общую точку.

Поскольку оба транзистора открыты и пропускают ток, это равнозначно соедине-

нию точек А и Б накоротко. С этого момента тринистор открыт, через него протекает анод

ный ток в направлении от анода к катоду.

Поскольку управляющий электрод УЭ через выключатель S1 и источник U cоеди-

нен с катодом тринистора, такая схема включения тринистора называется схемой управ-

ления по катоду.

Если включить источник U между анодом А и слоем n c полярностью «плюс» на

аноде ( т.е. слое р ), «минус» на слое n , получится аналогичная схема управления по ано

ду.

Вольтамперная характеристика тинистора

Эксплуатационные свойства тринистора можно объяснить при помощи вольтам-

перной характеристики ( рис. 218 ).

Рис. 218. Вольтамперная характеристика тринистора

Вольтамперной характеристикой тринистора называется зависимость анодного то-

ка ( от анода к катоду ) от анодного напряжения ( между анодом и катодом ) при постоян-

ном значении напряжения управления, т.е. I ( U ) при U = const.

Если напряжение управления U = 0, то тринистор откроется в точке А при анод-

ном напряжении U ( рис. 218, характеристика 1 ).

После отпирания тиристора он далее работает как диод, его прямое сопротивление уменьшается до нуля. Поэтому ток через открытый тринистор ограничивается только со-

противлением нагрузки.

Сама же характеристика 1 повторяет прямую ветвь обычного полупроводникового диода.

Если увеличивать напряжение управления ( или, что одно и то же, ток управления ), напряжение включения ( отпирания ) тринистора будет уменьшаться, ( точка А последо-

вательно перемещается в точки А и А ), т.е. U < U < U .

При некотором, достаточно большом напряжении U тринистор откроется сразу же при появлении между анодом и катодом анодного напряжения ( характеристика 4 ). В

этом случае тринистор равнозначен обычному полупроводниковому диоду. Ток управ-

ления, при котором вольтамперная характеристика «спрямляется» ( в данном случае, это характеристика 4 ) , называется током спрямления.

Обратим внимание на важную особенность тринистора: он остается открытым до тех пор, пока ток в анодной цепи не уменьшится до некоторого минимального значения, определяемого параметрами конкретного транзистора, даже если ток в цепи управления отсутствует.