Устройство, виды и назначение тиристоров

Тиристор – мощный полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три (и более) n-p-перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Рисунок 1 – Внешний вид тиристоров

Тиристоры (рис.1) широко используются при управлении мощностью постоянного и переменного токов. Тиристоры применяют в сварочных инверторах, блоках питания зарядного устройства для автомобиля, в генераторах, для устройства простой сигнализации, реагирующей на свет, для управления скоростью вращения двигателей т.д. Главным применением является бесконтактная коммутация электрических цепей.

Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, способными коммутировать цепи с напряжением до 5 кВ и токами до 5 кА при частоте не более 1 кГц.

Однако они имеют существенный недостаток – неполную управляемость, которая проявляется в том, что для их выключения необходимо создать условия снижения прямого тока до нуля. Это во многих случаях ограничивает и усложняет использование тиристоров.

Для устранения этого недостатка разработаны тиристоры, запираемые сигналом по управляющему электроду. Такие тиристоры называют запираемыми (GTO – Gate turn-off thyristor) или двухоперационными.

Тиристоры изготавливают из кремния диффузионным или диффузионно-сплавным методом и состоят из четырех полупроводниковых слоев р-типа и n—типа, расположенных поочередно (рис.2).

Рисунок 2 – Устройство тиристора с тремя внешними выводами

Основным свойством четырехслойной структуры является способность находиться в двух состояниях устойчивого равновесия: максимально открытом (с большой проводимостью) и минимально закрытом (с малой проводимостью)

По количеству внешних выводов тиристоры делят на динисторы (неуправляемые тиристоры) и тринисторы (управляемые тиристоры). Динисторы имеют два внешних вывода (анод и катод), а тринисторы имеют три вывода (анод, катод и управляющий электрод).

Также бывают тиристоры и с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Одним из самых интересных является симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.