Триодный тиристор

В триодном тиристоре, в отличие от диодного введен третий электрод – управляющий (рисунок 12.5).

Рисунок 12.5 - Структура триодного тиристора

 

Управляющий электрод имеет омический контакт с областью р₂ – это база транзистора VT2.

Для переключения тринистора из закрытого в открытое состояние тоже необходимо накопление избыточных носителей заряда в базовых областях. В динисторе при повышении анодного напряжения до U_вкл это накопление неравновесных носителей заряда происходит из-за лавинного пробоя коллекторного перехода. В тринисторе, имеющем дополнительный управляющий вывод от базы р₂, можно повысить уровень инжекции через прилегающий к ней эмиттерный переход путем подачи на него дополнительного прямого напряжения. Таким образом, можно добиться переключения тринистора в открытое состояние даже при небольшом анодном напряжении, меньшем U_вкл.

Это положение отражается на вольтамперных характеристиках триодного тиристора (рисунок 12.6).

Рисунок 12.6 – Вольт-амперные характеристики триодного тиристора

 

При увеличении тока управления от донапряжение включения уменьшается. Это объясняется тем, что объемный заряд, смещающий переход П2 в прямом направлении, создается, в основном, за счет тока управления.

Анодный ток триодного тиристора с учетом тока управления определяется выражением

 

(12.6)

 

Короткий импульс тока управления вводит в область р₂ положительные носители заряда, переход П2 открывается, возникает значительный анодный ток, сумма коэффициентов передачи по току , а . Ток управления после открытия тиристора можно сделать равным нулю, но тиристор останется открытым, т.к. объемный заряд поддерживается за счет протекания анодного тока. Чтобы выключить тиристор необходимо сделать анодный ток меньше тока удержания .

Двухоперационный или полностью управляемый тиристор (GTO- Gate Turn Off) позволяет не только открывать его с помощью управляющего импульса, а также и запирать , путем подачи управляющего импульса отрицательной полярности при положительном напряжении на аноде тиристора. При подаче отрицательного импульса создается управляющий ток противоположной полярности, что приводит к снижению анодного тока тиристора

 

. (12.7)

 

Короткий импульс тока управления выводит из области р₂ положительные носители заряда, переход П2 закрывается, анодный ток уменьшается до нуля, сумма коэффициентов передачи по току , а . Ток управления после закрытия тиристора можно сделать равным нулю, но тиристор останется в закрытом состоянии, т.к. объемный заряд, который поддерживал переход П2 в открытом состоянии, сменил знак, что приводит к восстановлению запирающих свойств тиристора. Запираемый по затвору тиристор имеет низкое быстродействие. Процесс запирания тиристора длится достаточно долго, т.к. это связано с изменением полярности зарядов на переходе П2.

В цепях переменного напряжения для возможности коммутации тока в обоих направлениях применяют симметричные динисторы (Diac) и симметричные тринисторы (Triac). Diac – это два параллельных встречно включенных динистора, triac - это два параллельных встречно включенных тринистора. Их характеристики симметричны относительно начала координат, например, вольт-амперная характеристика тринистора (рисунок 12.7).

 

Рисунок 12.7 - Вольт-амперная характеристика симметричного тринистора

 

Фототиристоры управляются световым потоком, для чего в корпус тиристора вмонтирована оптическая система, которая направляет световой поток в область (см. структуру тиристора на рисунке 12.1). В этой области под воздействием светового потока образуются неосновные носители заряда, что приводит к росту тока , это равносильно подаче импульса тока управления.

Объединение фотодинистора или фототиристора со светодиодом в одном корпусе привело к созданию оптотиристоров. Источник света и приемник изолированы друг от друга, их связывает только световой поток. Это позволяет обеспечить полную гальваническую развязку между низковольтной цепью управляющих сигнало, и высоковольтной цепью, которую коммутирует тиристор.