фии, кинофотоаппаратуре, в устройствах ввода и вывода информации d вычислительной технике, для регистрации ультрафиолетового и ];ифракрасного излучения и т. д. Кроме того, они с успехом используются в оптоэлектронике.

10.14. ЧЕТЫРЕХСЛОЙНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ (ТИРИСТОРЫ)

Тиристоры относятся к классу четырехслойных полупроводниковых приборов, состоящих из четырех последовательно чередующихся областей с проводимостью р- и п-типа.

Диодный тиристор (диод-тиристор, динистор) имеет выводы от двух крайних областей. Часто такие приборы называют также неуправляемыми переключающими диодами.

Триодный тиристор (триод-тиристор, трини-стор) - это полупроводниковый прибор, представляющий собой четырехслой-ную структуру типа р - п~ р - п (или п~ р - п - р), имеющую вывод от двух крайних областей и от одной внутренней (базовой) области. Такие приборы называют также управляемыми переключающими диодами.

+ Анод 11- + Ч Анод

-t- -

"1

Натод - ЬЦатод

Рис. 10.30. Четырехслой-ные структуры диодного {а) и триодного (б) тиристоров.

-о t о-

Рис. 10.31. Схема включении (а) и эквивалентная схема (б) диод-тиристора.

Схематические изображения четырехслойных структур показаны на рис. 10.30. В этих структурах крайние электронно-дырочные переходы называются эмиттерными, средний nepexoji - коллекторным, внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней «-областью, называется катодом, а с внешней р-областью - анодом. В триод-тиристорах с внутренней р-областью (р-базой) соединен управляющий электрод.

При изготовлении тиристоров кристалл со структурой р - п - р - п-типа припаивается иа кристаллодержатель и герметизируется в металлическом корпусе. Конструктивное оформление тиристора практически не отличается от оформления обычного плоскостного диода.

Схема включения диод-тиристора показана на рис. 10.31, а. Из схемы видно, что средний (коллекторный) р - «-переход заперт обратным напряжением источника Е. Однако при больших токах понижение высоты потенциального барьера оказывается настолько резким, что средний переход может оказаться отпертым. При этом падение напряжения на приборе резко падает, а следовательно.

в вольт-амперной характеристике прибора появляется участок отрицательного сопротивления.

Для анализа работы тиристора четырехслойную структуру целесообразно представить в виде двух транзисторов типов р ~ п - р и п - р~п (рис. 10.31,6), причем коллекторный ток транзистора р - п - р {Tl) одновременно является базовым током транзистора п - р - я (75), а коллекторный ток транзистора Т2 - базовым током транзистора Tl. Таким образом,

/б2 " /к1 и /б = /к2-При увеличении э. д. с. источника инжектированные одним из эмиттеров основные носители зарядов пересекают область, где они являются неосновными, частично рекомбинируя в ней. Нерекомбиниро-вавшие носители проходят через коллекторный переход и, оказавшись в области, для которой онн являются основными, т. е. в слое базы сопряженного транзистора, понижают высоту потенциального барьера, способствуя инжекции зарядов из второго эмиттера, что ведет к увеличению общего тока прибора.

Небольшое приращение эмиттерного тока Д/э1 транзистора Т1 вызывает некоторое приращение тока коллектора Д/кь который, поступая в базу сопряженного транзистора, вызывает приращение

где Рз - коэффициент усиления по току транзистора Т2, включенного по схеме с общим эмиттером,

В свою очередь коллекторный ток /ki увеличивается в исходном транзисторе на велнч.шу

- коэффициент усиления по току транзистора Т1, включенного по схеме с общим эмиттером.

Таким образом, к концу первого цикла начальное приращение кол-

лекторного тока исходного транзистора возрастает в = рр раз.

Далее процесс продолжается, и ток в контуре эквивалентных транзисторов лавинообразно возрастает.

Переход структуры р - п - р - п из непроводящего состояния в проводящее можно вызвать не только повышением напряжения внешнего источника, но и увеличением тока в одном из эквивалентных транзисторов. Для этого в тиристоре от одной из баз делают вывод (управляющий электрод). Меняя ток управляющего электрода, можно регулировать напряжение переключения, а следовательно, управлять работой прибора.

Типовая вольт-амперная характеристика диод-тиристора приведена на рис. 10.32, а. Она может быть разбита на следующие основные области: / - область малого положительного сопротивления,о.ооъ1 ствующая открытому состоянию прибора; И - область высокого отрицательного сопротивления; И/ - область обратимого пробоя среднего р - п-перехода; IV - непроводящее состояние (средний р - п-

переход заперт внешним источником напряжения); V - область высокого сопротивления; Vf - область лавинного необратимого пробоя.

Наличие в вольт-амперной характеристике прибора участка с отрицательным сопротивлением позволяет использовать диод-тиристор в различных электронных схемах. Кроме того, очевидно, что диод-тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях. Первое состояние характеризуется малым током, протекающим через прибор, и большим падением напряжения на нем (участок fV на рис. 10.32, а). Второе устойчивое состояние соответствует малому падению напряже-

Рис. 10.32. Вольт-ампериые характеристики диодного (а) и триодного (б) тиристоров.

иия на приборе и большому току, проходящему через пего (участок / на рнс. 10.32, а).

Вольт-амперные характеристики триод-тиристора показаны па рис. 10.32, б.

Основные параметры тиристоров:

Напряжение включения Окл ~ напряжение, при котором ток через прибор начинает резко нарастать.

Ток включения 1пкл - ток, протекающий через прибор при приложенном к нему напряжении включения.

Ток выключения /вкл - наименьший ток через прибор, при котором он еще остается во включенном состоянии,

Ток управления I у пр - наименьший ток в пени управляющего электрода тиристора, при котором прибор переходит нз запертого состояния в открытое.

Ток утечки - ток через прибор в запертом состояиии при заданном напряжении.

Остаточное напряжение Уост - прямое напряжение, соответствующее номинальному току через прибор в открытом состоянии.

Максимально допустимое прямое напряжение Uup max - максимальное значение прямого напряжения, которое можно длительно прикладывать к прибору.

Максимально допустимое обратное напряжение Uо(, тзх ~ мальное значение обратного напряжения, которое можно длительно прикладывать к прибору.