Головна

Вольт-амперна характеристика динистора

  1. I ТЕХНІКО-ЕКСПЛУАТАЦІЙНА ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГІОНУ ДОРОГИ
  2. I. Загальна характеристика
  3. II універсал УЦ Ради: его значення и загальна характеристика.
  4. III.3 Характеристика законів грошового обігу
  5. V. Характеристика клінічних синдромів 1 сторінка
  6. V. Характеристика клінічних синдромів 2 сторінка
  7. V. Характеристика клінічних синдромів 3 сторінка

Для зручності викладу на рис. 6.3 відразу приведена характеристика динистора і вказані її ділянки. Таку ВАХ називають S-образної. Для неї характерна неоднозначна залежність струму від напруги. Одному значенню напруги можуть відповідати два значення струму. Для фіксації струму при вимірах будь-якої точки ВАХ доводиться включати в зовнішній ланцюг резистор  (Див. Рис. 6.1) і підбирати його опір так, щоб була тільки одна точка перетину В навантажувальної прямої і ВАХ (рис. 6.4). Ця точка перетину і буде визначати струм I і напруга U = Е - I , яке вимірюється вольтметром, приєднаним до висновків А и K тиристора.

ділянка I відповідає позитивному напрузі на аноді А. Для зняття цієї ділянки ВАХ зовнішнє опір може дорівнювати нулю, так що напруга на тиристорі дорівнює напрузі джерела живлення U = Е і змінюється разом з ним. При такому включенні переходи и  виявляютьсявключеними в прямому напрямку, а  - В зворотному. Таке включення називають прямим включенням тиристора. Напруга анод - катод U є сума напруг на переходах:

 (6.7)

Велика частина цієї напруги падає на середньому переході  , Включеному в зворотному напрямку, і тому має великий опір. прямі напруги и  малі, так що можна наближено при прямому включенні вважати U .

 
 

 Для аналізу ділянки I ВАХ можуть бути використані формули (6.5) і (6.6), виведені для розглянутого режиму роботи. Однак слід мати на увазі, що формулою (6.6) можна користуватися, поки справедливо нерівність ( +  ) < 1. при ( + ) 1 ток за формулою безмежно збільшується, що позбавлене фізичного змісту. У лівій частині ділянки I, відповідної напрузі  , Яке багато менше напруги лавинного пробою  переходу, можна вважати М 1, А зворотний струм переходу визначається в кремнієвих тиристорах тільки генерацією пар носіїв в самому переході (  ). При малому струмі в переході  , А, отже, і в емітерний переходах  1,  1 і ( +  ) 1, Тому замість (6.6) при М 1 можна за правилами наближених обчислень записати

 (6.8)

Струм в ланцюзі тиристора в цьому випадку визначається зворотним струмом колекторного переходу, т. Е. Генераційні струмом. З ростом напруги U, т. е.  , Колекторний перехід розширюється, його обсяг збільшується і зростає струм  . Звичайно, при цьому одночасно зростають и  , але поки ( +  ) 1, Цей вплив можна практично не враховувати і вважати, що .

Ділянка I з малими струмами відповідає стану тиристора «закрито». При малих токах закритого стану, коли ( +  ) < 1, Позитивний зворотний зв'язок в тиристорі відносно слабка і не викликає нестійкість; тому існує стаціонарний режим, що характеризується формулою (6.8). У правій частині ділянки I, якщо напруга більше приблизно половини напруги лавинного пробою, необхідно враховувати вплив на стаціонарний струм не тільки зростання и  , Але і збільшення коефіцієнта множення M ( + ) 1 в порівнянні з одиницею. У міру наближення до напруги лавинного пробою (М 1) Роль позитивного зворотного зв'язку зростає і збільшується швидкість росту струму (похідна dI / dU). напругою перемикання  називають значення, при якому диференційний опір стає рівним нулю. На рис. 6.3 це відповідає точці а - Точці максимуму функції U = f (I). Для знаходження диференціального опору перепишемо (6.6) в більш зручному для диференціювання вигляді:

 (6.9)

Після диференціювання і перетворення отримаємо

 (6.10)

Вирази в дужках в чисельнику є диференціальними коефіцієнтами передачі струмів емітерів:

 (6.11)

 (6.12)

Крім того, через порівняно слабкої залежності зворотного (генераційні) струму  від напруги можна знехтувати перших складових в знаменнику. Тоді замість (6.10) можна. написати

(6.13)

Знаменник (6.13) хоча і змінюється, але залишається кінцевим, тому умовою існування струму перемикання (а), Для якого за визначенням dU / dI = 0, З (6.13) буде

 (6.14)

Строго кажучи, треба перевірити функцію U = f (I) в точці а на екстремальність. Для максимуму має виконуватися додаткова вимога, щоб 0. Використовуючи для знаходження другої похідної (6.13), отримуємо додаткове до (6.14) умова

 (6.15)

Фізичний сенс умови (6.14) полягає в наступному. Якщо струм у зовнішній ланцюга, рівний току через емітерний переходи, збільшується з якоїсь причини (наприклад, через збільшення напруги джерела живлення або зменшення опору навантаження) на  , То при виконанні умови M ( +  ) = 1 через транзисторного ефекту струм колекторного переходу також зросте на таку ж величину  . Так забезпечується однаковість нового значення струму в послідовному ланцюзі р-n-переходів структури при колишньому струмі  , Т. Е. При постійній напрузі на колекторному переході  , Чому відповідає вертикальна ділянка ВАХ близько точки а на рис. 6.3. Додаткова умова (6.15) математично означає, що в точці перемикання, якщо вона є екстремальною, сума диференціальних (або малосигнальних) коефіцієнтів передачі повинна зростати при збільшенні струму I. Але тоді з умови (6.14) випливає, що значення М при проходженні через точку перемикання має зменшитися. Фізично останнє можливо тільки при зменшенні зворотної напруги на середньому переході  , А це означає, що ВАХ після точки перемикання а повинна піти вліво, створюючи ділянку II ВАХ на рис. 6.3. Останнє і спостерігається експериментально.

Частина II. Триваючий після перемикання зростання струму супроводжується подальшим збільшенням и  і їх суми так, що тепер замість умови (6.14) слід писати нерівність M ( +  )> 1. Це нерівність означає, що збільшення струму  в колекторному переході  побільшає збільшення струмів в емітерний переходах и  , Т. Е. Збільшення струму в зовнішньому ланцюзі тиристора, що призведе до нерівності струмів на різних ділянках послідовного ланцюга. Однак насправді рівність швидко відновлюється. Пояснюється це наступним. Дірки, інжектовані з емітера (р2-область) проходять через «свою» базову область і пришвидшує полем колекторного переходу переносяться в «свою» колекторну область, заряджаючи її позитивно. В результаті такого порушення електричної нейтральності областей відбувається зниження потенційного бар'єру середнього переходу  . Це можна трактувати як результат нейтралізації приходять основними носіями протилежної за знаком заряду іонів в прикордонних шарах переходу . При цьому відбувається зменшення ширини переходу, яке супроводжується зниженням струму генерації в переході .

Зниження потенційного бар'єру назад включеного р-n-переходу  означає зменшення напруги на ньому і супроводжується зменшенням коефіцієнта лавинного множення, т. е. зменшенням струму через перехід. зниження  , Ширини переходу, струму и М припиниться, коли струм через середній перехід  стане рівним току через емітерний переходи, т. е. коли встановиться в ланцюзі стаціонарний струм, однаковий у всіх переходах. Зростання струму при зниженні напруги на приладі після точки перемикання означає появу негативної похідною dI / dU, А отже, і негативного диференціального опору dU / dI. Однак експериментальне спостереження статичної характеристики на ділянці з негативним опором можливо тільки при виконанні певної умови, що забезпечує стійку роботу приладу, т. Е. Відсутність самочинного переходу з одного режиму в інший, з однієї точки ВАХ в іншу.

Стійкість забезпечується, якщо опір навантаження настільки більше модуля негативного опору, що навантажувальна пряма, що проходить через точку А на осі напруг U = E через точку N на осі струму Е / Rн, перетинає ділянку в одній точці і не перетинає інших ділянок ВАХ, як показано на рис. 6.4. Ідеальним є використання генераторів струму (еталонів струму), в яких струм не залежить від напруги і опору навантаження. У цьому випадку замість навантажувальної прямої AN слід малювати горизонтальні лінії A'N ', які відповідають різним встановлюються значенням струму за допомогою генератора струму. Збільшуючи цей струм, простежимо весь ділянку з негативним опором, так як зможемо виміряти струм і напруга U на тиристорі в будь-якій точці цієї ділянки.

 На цій ділянці є точка b, Для якої ширина середнього переходу виявиться рівною рівноважної ширині, відповідної нульового напрузі переходу  = 0. Будемо вважати, що в цій точці ще зберігаються транзисторні співвідношення і можна застосовувати рівняння (6.6). при  = 0 в переході немає зворотного струму (  = 0), А М = 1. Тому з (6.6) можна написати умова для точки b 1- ( + )= 0 або + = 1. Таким чином, стан, коли  = 0, Настає при рівності одиниці суми інтегральних коефіцієнтів передачі (на відміну від точки перемикання а, Для якої одиниці дорівнює сума диференціальних коефіцієнтів передачі). На рис. 6.5 показані залежності витрат на пальне від струму I. Тому що по визначенню в (6.11) і (6.12) диференціальні коефіцієнти більше інтегральних, то точці перемикання а відповідає струм перемикання  , Менший, ніж струм при =0 в точці b.

Кінцевою точкою ділянки II ВАХ з негативним диференціальним опором є точка с на рис. 6.3, точка мінімуму залежності U = f (I), де dU / dI = 0. Струм, відповідний цій умові, називають струмом утримання  , Точку з - точкою утримання, А напруга на тиристорі - напругою утримання  . Зупинимося на фізичні процеси, що призводять до появи точки с. Після проходження точки b збільшення струму в ланцюзі тиристора буде як і раніше знижувати висоту потенційного бар'єру середнього переходу і зменшувати його ширину в порівнянні зі станом рівноваги цього переходу. Але тепер це означає появу на цьому переході прямого напруги. Всі три переходи виявляються включеними в прямому напрямку, а сумарна напруга на тиристорі зменшується, так як напруга на середньому переході  протилежно по знаку напрузі на емітерний переходах и  . Точці утримання відповідає найменша напруга на тиристорі: воно менше суми напруг на емітерний переходах и  . При прямому включенні всіх переходів складові транзистори и  на рис. 6.2 працюють в режимі насичення. З колекторних областей цих транзисторів йде зустрічна інжекція носіїв в їх базові галузі. Формули, що наводяться раніше, тепер виявляються непридатними, і розрахунок струму в ланцюзі тиристора ускладнюється і повинен проводитися по рівняннях Еберса і Молла (див. § 5.2).

Аналітична розшифровка умови межі ділянки II dU / dI = 0 через параметри тиристора призводить до складного виразу. Тому часто в першому наближенні вважають, що точки b и с на ВАХ (див. рис. 6.3) збігаються, т. е. для точки с наближено виконується умова ( + ) = 1.

ділянка III характеризує зміну струму в тиристорі після точки утримання с. На цій ділянці все три переходи мають пряме включення і тиристор можна розглядати як три діода, включені послідовно. ВАХ такої системи (ділянка III) повинен бути більш крутий, ніж у звичайного діода. Ділянка III з великими струмами і малим напругою відповідає стану тиристора «відкрито».

ділянка IV відповідає зворотному включенню тиристора (полярність джерела живлення на рис. 6.1 змінена на зворотну). В цьому випадку всі переходи мають зворотне включення і вся ланцюг еквівалентна послідовному включенню трьох діодів з зворотною напругою. Очевидно, що ділянка IV ВАХ буде походити на зворотний гілка ВАХ звичайного діода, а при досить великій напрузі можливий пробій одного з переходів.

Транзисторная модель діодного тиристора (динистора) | тринистор

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати