Введение в электронику

• Перечислить типы тиристоров.

• Описать, как работают в цепи кремниевый управляемый вентиль (КУВ), двунаправленный триодный тиристор (ТРИАК) и двунаправленный диодный тиристор (ДИАК).

• Перечислить цепи, в которых применяются различные типы тиристоров.

• Перечислить корпуса, используемые для тиристоров различных типов.

• Проверить тиристоры с помощью омметра.

Тиристоры — это обширный класс полупроводниковых приборов, используемых для электронного переключения. Они являются полупроводниковыми устройствами с двумя устойчивыми состояниями, имеющие три или более переходов. Тиристоры охвачены внутренней положительной обратной связью, позволяющей получить увеличение амплитуды выходного сигнала путем подачи части выходного напряжения на вход.

Тиристоры широко используются для регулирования мощностью постоянного и переменного тока. Они используются для включения и выключения мощности, подаваемой в нагрузку, а также для регулирования величиной этой мощности, например для управления освещенностью или скоростью вращения двигателя.

24-1. КРЕМНИЕВЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЕНТИЛИ

Кремниевые управляемые вентили являются хорошо известным типом тиристоров и обычно называются КУВ. Они имеют три вывода (анод, катод и управляющий электрод) и используются, главным образом, как переключатели. КУВ по существу являются выпрямителями, так как они управляют током только в одном направлении. Преимущество КУВ перед мощными транзисторами в том, что они могут управлять большими токами во внешней цепи с помощью небольшого управляющего сигнала. КУВ пропускает ток после прекращения действия управляющего сигнала. Если величина тока падает до нуля, КУВ закрывается, и необходимо подать новый управляющий сигнал для возвращения его в открытое состояние. Мощному транзистору требуется для управления током такой же величины управляющий сигнал в десять раз больший, чем необходим КУВ.

КУВ — это твердотельное устройство, изготовленное из кремния диффузионным или диффузионно-сплавным методом (см. главу 20) и состоящее из четырех полупроводниковых слоев n-типа и р-типа, расположенных поочередно. На рис. 24-1 показана упрощенная схема КУВ. Четыре слоя прилегают друг к другу, образуя три р-n-перехода. Выводы подсоединены только к трем слоям и образуют анод, катод и управляющий электрод.

Рис. 24-1.Упрощенная схема КУВ.

На рис. 24-2 показаны четыре слоя, разделенные на два трехслойных устройства. Это транзисторы типа р-n-р и n-р-n, соединенные между собой так, чтобы образовать пару с положительной обратной связью.

Рис. 24-2.Эквивалентная схема КУВ.

На рис. 24-3 показано схематическое изображение этих транзисторов: анод должен иметь положительный потенциал по отношению к катоду, а управляющий электрод — оставаться свободным, n-р-n транзистор не пропускает ток, поскольку на его эмиттерный переход не подано напряжение прямого смещения (обеспечиваемое коллектором р-n-р транзистора или управляющим сигналом). А поскольку n-p-n транзистор не пропускает ток, р-n-р транзистор также заперт (так как коллектор n-р-n транзистора обеспечивает смещение на базе р-n-р транзистора). При этих условиях ток не течет от катода к аноду.

Рис. 24-3.Схематическое представление эквивалентной схемы КУВ.

Если на управляющий электрод подать положительное напряжение по отношению к катоду, эмиттерный переход n-р-n транзистора будет смещен в прямом направлении, и n-р-n транзистор откроется, потечет ток базы р-n-р транзистора и откроет его. Коллекторный ток р-n-р транзистора является током базы n-р-n транзистора. Оба транзистора будут поддерживать друг друга в проводящем состоянии, позволяя току течь непрерывно от катода к аноду. Процесс будет происходить даже в том случае, если управляющее напряжение приложено на короткий момент времени.

Кратковременная подача управляющего напряжения переключает цепь в проводящее состояние, и она продолжает работать при отключенном управляющем напряжении. Ток анода ограничен только внешней цепью. Для переключения КУВ в непроводящее состояние необходимо уменьшить напряжение анод-катод до нуля. Это обеспечит запирание обоих транзисторов, и они останутся запертыми до тех пор, пока опять не будет подано управляющее напряжение.