Тиристори

Тиристором називається напівпровідниковий прилад з трьома (або більше) р-n переходами, які можуть знаходитися у двох станах: відкритому або закритому. У відкритому стані опір тиристора невеликий і він добре проводить електричний струм, у закритому навпаки – опір тиристора великий і він електричного струму не проводить.

Тиристори бувають з двома виводами і мають назву діодні тиристори, або диністори, з трьома виводами — тріодні тиристори, або триністори.

Тиристори застосовуються у керованих випрямлячах змінного струму, у різних пристроях автоматики.

На рисунку наведено будову та умовне графічне позначення диністора (рис. 1, а, б) і триністора з керуванням по аноду (рис. 1, в) та катоду (рис. 1, г). На електричних схемах тиристор позначається латинськими літерами VS.

Рисунок 1

Будова тиристорів

Тиристори виготовляються з кремнію і мають чотири ділянки, електропровідність р і п яких чергуються (рис. 2). Крайня p-ділянка, яка з'єднана з позитивним полюсом джерела, називається анодом, а інша крайня п-ділянка, яка з'єднана з негативним полюсом, називається катодом. Внутрішні р- і п- ділянки називаються базами.

Принцип дії тиристора. Якщо анод р1 з'єднати з позитивним полюсом джерела напруги, а катод n2 - з негативним, то р-n-переходи П1 і П3 будуть зміщені у прямому напрямі і відкриті, а р-n-перехід П2 зміститься в зворотному напрямі і буде закритий. Оскільки р-n-переходи з'єднані послідовно, то опір тиристора визначається опором закритого р-n-переходу П2. Опір тиристора настільки великий, що електричне коло можна вважати розімкненим.

Рисунок 2

Збільшуючи напругу на тиристорі, можна досягнути такого значення, коли почнеться процес ударної іонізації атомів у р-n-переході П2, тобто під дією сильного прискорювального електричного поля електрони дістануть кінетичну енергію достатню для того, щоб, зіткнувшись з атомом кристалічної ґратки, вибити з його зовнішньої орбіти ще один електрон. Починається лавиноподібний процес розмноження носіїв заряду. Струм через р-n-перехід П2 різко збільшується, опір його різко падає і тиристор відкривається. Напруга на тиристорі, під дією якої починається процес ударної іонізації, називається напругою перемикання.

Якщо до ділянки n1 (керування по аноду) або до ділянки р2 (керування по катоду) прикласти напругу за допомогою керуючого електрода, то ударна іонізація почнеться з меншої напруги перемикання. Отже, процесом перемикання тиристора із закритого стану у відкритий можна керувати за допомогою короткого імпульсу струму, який слід подати на керівний електрод.

Вольт-амперні характеристики, тобто залежності струму через тиристор від напруги на тиристорі I = f(U) з різними значеннями струму керування

Основні параметри тиристорів

1. Напруга перемикання UПЕР.

2. Напруга у відкритому стані UBC — падіння напруги на тиристорі у відкритому стані (UBC - 1...3 В).

3. Струм у відкритому стані ІВС — максимальне значення струму відкритого тиристора.

4. Струм утримання — мінімальний струм тиристора, коли тиристор ще знаходиться у відкритому стані.

5. Відкриваючий струм керування ІВК — мінімальний струм керівного електрода, необхідний для увімкнення тиристора.

6. Тривалість увімкнення tУB — час від моменту подачі імпульсу відкривання до моменту, коли напруга на тиристорі зменшиться до 0,1 свого початкового значення.

7. Тривалість вимикання tВИМ — мінімальний час, упродовж якого до тиристора має бути прикладена напруга для закривання.