Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
анодным управляющим электродом, аналогичный программируемому
однопереходному транзистору. Это тиристор небольшого размера с лавинным
диодом, встроенным между анодным управляющим электродом и катодом. Когда
напряжение на анодном управляющем электроде превышает напряжение
лавинного пробоя диода, переключатель включается. Его вольт-амперная
характеристика такая же, как характеристика тиристора. Эти приборы могут
быть использованы в качестве релаксационного генератора (рис. 40, а).
Поскольку напряжение включения ограничено пробивным напряжением диода и
ток включения достаточно велик, то диапазон возможных времен задержки
генератора на кремниевом однонаправленном переключателе ограничен
сильнее, чем для генератора на однопереходном транзисторе. Так как
напряжение пробоя встроенного лавинного диода слабо зависит от
температуры, то VBF также обладает слабой температурной зависимостью.
Следовательно, эти переключатели пригодны для создания стабильных
генераторов низкого напряжения.
4.6.4. Кремниевый двунаправленный переключатель
Кремниевый двунаправленный переключатель состоит из двух однонаправленных
переключателей, соединенных противоположными выводами и выполненных на
одной и той же кремниевой подложке. Его вольт-амперная характеристика
подобна характеристике триака. Этот переключатель работает при
положительные и отрицательных полярностях приложенных напряжений. Он
особенно полезен для запуска триака при разнополярных импульсах
напряжения смещения VG.
262
Глава 4
Катод
Л иод
-vGK
р+
0+vAK
Рис. 42. Планарный полевой тиристор [47].
а - разрез структуры; б - использование обратносмещенной сетки для
отклонения катодного тока; в - эквипотенциальные линии в обедненной
области.
4.7. ПОЛЕВЫЕ ТИРИСТОРЫ
Полевыми тиристорами называют переключатели мощности? состоящие из р-v-
/г-диода с управляющим электродом в виде сетки 147] (рис. 42, а).
Конструкция сетки аналогична той, что используется в мощных полевых
транзисторах [48].
Тиристоры
253
Если анодный и катодный переходы смещены в прямом направлении и сеточная
цепь открыта, электроны и дырки инжектируются в область v-базы, снижают
ее сопротивление, и в результате напряжение на приборе оказывается
низким. Это состояние называется открытым. Если на сетку по отношению к
катоду подано обратное напряжение, ток, текущий от анода к катоду, будет
отводиться к сетке, которая в данном случае выступает как эффективный
коллектор дырок (рис. 42, б). При достаточно больших напряжениях на сетке
ее обедненная область достигает катодного контакта и возникает
потенциальный барьер, показанный на рис. 42, в, где изображены
эквипотенциальные линии в обедненной области. Потенциал вблизи анода
положителен. По мере приближения к катоду он принимает нулевое значение,
становится отрицательным, а затем вновь равен нулю у заземленного катода.
Таким образом, существует потенциальная яма, представляющая барьер для
электронов и препятствующая их инжекции из катода. В отсутствие источника
электронов дырки также не могут инжектироваться анодом, и, следовательно,
прибор оказывается в закрытом состоянии.
Вольт-амперная характеристика полевого тиристора приведена на рис. 43
(47, 491. В открытом состоянии типичное прямое напряжение на приборе
составляет ~1 В. В закрытом состоянии максимальное напряжение между
анодом и катодом (напряжение включения VAK) возрастает с увеличением
отрицательного смещения на сетке VGK. Коэффициент усиления запирания по
определению равен
(71)
На рис. 44 приведена зависимость напряжения включения от смещения на
сетке и от глубины залегания сетки тиристора, изготовленного на
кремниевой подложке, легированной фосфором с сопротивлением 100 Ом-см.
При заданном смещении на сетке напряжение включения возрастает с
увеличением глубины сетки. Коэффициент усиления запирания (рис. 44, б)
экспоненциально растет с глубиной сетки. Обнаружено, что напряжение
выключения уменьшается в 2-4 раза при увеличении глубины сетки в пределах
16-36 мкм.
Полевой тиристор может быть использован в схемах для быстрого включения и
выключения обычных тиристоров, так как сам включается при снижении
сеточного смещения и выключается при удалении неосновных носителей из
базы без нарушения регенеративного процесса. Поскольку регенеративный
процесс отсутствует, приборы устойчивы по отношению к эффекту dVidt и
могут функционировать при более высоких температурах, чем обычные
тиристоры.
254
Глава 4
Тик. В
Рис. 43. Характеристики полевого тиристора в открытом и закрытом состо
яниях [47].
Смещение на сетке, В Глубина сетки d, мкм
а &
Рис. 44. Характеристики полевого тиристора в режиме прямого запирания
[50].
а - зависимость напряжения включения от смещения; б - зависимость
усиления запирания от глубины сетки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Shockley W. Electronics and Holes in Semiconductors, D. Van
Nostrand, Princeton, N. J., 1950, p. 112.
2. Ebers J. J. Four-Terminal p - n - p- n Transistors, Proc. IRE, 40,
