Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
результате при работе в обратном направлении, когда анод отрицательно
смещен по отношению к катоду, переход J1, обычно находящийся под обратным
смещением, теперь оказывается закороченным на анод.Следовательно, в
обратном направлении протекают большие токи. Прямая вольт-амперная
характеристика (рис.26,б) такая же, как для обычного тиристора.
Мощные тиристоры с обратной проводимостью могут работать при температурах
переходов, превышающих 150 °С, в то время как обычные тиристоры сохраняют
работоспособность лишь до 125 °С. Поэтому первые способны пропускать
большие токи в открытом состоянии.
На рис. 27 приведены зависимости напряжения включения от температуры
тиристора с обратной проводимостью и тиристора с закороченным катодом.
Как уже говорилось выше, VBF для тиристора с закороченным катодом равно
напряжению обратного запирания, которое выше, чем для тиристора с
незакороченным катодом. В закрытом состоянии работа тиристора с обратной
проводимостью не зависит от коэффициентов усиления составляющих
236
Глава 4
Кольцевой
6
Рис. 26. Высоковольтный высокотемпературный тиристор g обратной
проводимостью [34].
а - конструкция; 6 - вольт-амперная характеристика и условное обозначение
тиристора.
транзисторов и VBF равно напряжению лавинного пробоя перехода J2.
Поскольку лавинный пробой имеет положительный температурный коэффициент,
VBF для тиристора с обратной проводимостью увеличивается с температурой
(рис. 27). Видно, что при температурах выше 125 °С VBF тиристора с
закороченным катодом быстро падает, в то время как VBF тиристора с
обратной проводимостью продолжает возрастать и при температурах,
превышающих 150 °С.
Тиристоры с обратной проводимостью обладают быстрым восстановлением, так
как в закрытом состоянии их характеристики не зависят от работы
транзисторов. Следовательно, эти тиристоры допускают более высокий
уровень легирования золотом или платиной, чем обычные тиристоры.
Тиристоры
237
Z400 4" 20DO |
| 1600
I * 1200
| 800 X
| 400
0
25 50 75 100 125 150 175 ZOO
Температура перехода, °C
Рис. 27. Температурные зависимости напряжения включения тиристора с
обратной проводимостью и тиристора с закороченным катодом [34].
4.4.2. Фототиристор
Фототиристор (или переключатель, управляемый излучением) представляет
собой четырехслойцый (несимметричный) тиристор с тремя выводами, который
может включаться под действием светового излучения, превышающего
некоторый порог. Фототиристор способен обеспечивать совершенную
электрическую изоляцию между мощной схемой и схемой возбуждения за счет
передачи энергии запускающего импульса по волоконно-оптической линии.
Фототиристоры применяются в системах фотоэлектрического контроля и
управления, оптической связи и оптоэлектронных переключательных схемах.
Упрощенная структура фототиристора и его условное обозначение приведены
на рис. 28 [35]. Для ослабления эффекта dVIdt и повышения температурной
стабильности напряжения включения прибор имеет закороченный катод.
Катодная площадка равномерно облучается источником света через оптическое
волокно радиусом гъ в результате чего в пределах облучаемой области
возникают однородно распределенные электронно-дырочные пары. Внутренняя
область катода закорочена по окружности радиусом г = г2.
Наиболее существенный вклад во внешний ток дают электронно-дырочные пары,
генерируемые внутри области пространственного заряда обратносмещенного
перехода J2. Они разделяются электрическим полем за время порядка 1 не,
т. е. практически мгновенно по сравнению с временем включения обычного
тиристора (~1 мкс). Дырки переносятся в область р2, а электроны -
238
Глава 4
Рис. 28. Конструкция и условное обозначение фототиристора с закороченным
катодом [35].
в область п\. Обе области получают одинаковые количества основных
носителей без задержки на их генерацию. Поэтому в момент включения под
действием света анодный ток резко возрастает (рис. 29).
Фототок затем усиливается двухтранзисторной р-п-р-ft-структурой,
работающей в регенеративном режиме. Анодный ток после некоторой задержки,
связанной с временем движения инжектированных неосновных носителей в
базе, продолжает возрастать. Если сумма коэффициентов усиления остается
меньше 1 (Iphl достигает /А1), то ток асимптотически стремится к стацио-
Время t ¦
Рис. 29. Характеристики включения фототиристора при различных фототоках
[35].
Тиристоры 239
нарной величине и достигает ее за время tm, равное среднему времени жизни
носителей в областях п\ и р2.Пусть -стационарный ток, при котором сумма
коэффициентов усилении равна 1, и пусть /рЛ2 - фототок, при котором
соответствующий анодный ток 1а2 стремится к стационарной величине,
превышающей 1\. Тогда вскоре после превышения анодным током значения ГА
вступит в действие регенеративная положительная обратная связь по току,
что приведет к быстрому нарастанию анодного тока. В результате тиристор
переключится в открытое состояние (рис. 29). При увеличении фототока
