Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

последней заменить /усх на h\

L . £ / , - £ / , / , - h h R

(9.18)

"с/,//, + я

Недостатками рассматриваемой схемы являются спад вершины формируемого импульса от f/3 до U2 и необходимость использо­ вания нпзкоомного источника Е, так как сопротивление R, вклю­ чающее в себя внутреннее сопротивление этого источника, должно удовлетворять условию (9.4).

Существуют схемы мультивибраторов, в значительной мере ли­ шенные отмеченных недостатков.

9.2.3. ГИБРИДНЫЕ СХЕМЫ

Туннельные диоды применяются чаще всего в сочетании с дру­ гими полупроводниковыми приборами, прежде всего с транзисто­ рами, а также с диодами с накоплением заряда.

-0

Вык

Рис. 9.8

В ТД-транзисторных (гибридных) схемах туннельные диоды служат для запоминания информации, для формирования ста­ бильных по амплитуде и длительности импульсов с короткими фронтами и т. п., а транзисторы — для развязывания входных и выходных цепей, усиления сигналов и т. д.

В результате в гибридных схемах по сравнению Т чисто ТД схемами возможны большие разбросы параметров, больше на­ грузочная способность. Быстродействие гибридных схем, есте­ ственно, ниже, чем чистых ТД схем, однако выше, чем чисто

428

устойчивых состояний, определяемых положением рабочих точек А и В на туннельной и диффузионной ветвях соответственно. В точке А напряжение на ТД не превышает 100 мВ и, следовательно, тран­ зистор практически заперт. В точке В напряжение на ТД различ­ ных типов составляет 300 ч- 700 мВ и при этом транзистор открыт.

Переключение ТД приводит к переключению транзистора. Так как ТД переключается весьма быстро, то и скорость изменения входного тока транзистора весьма высока; поэтому время пере­ ключения этой схемы, определяемое инерционностью транзистора, может быть доведено до единиц наносекунд.

Особенно широко применяется гибридная схема, в которой ис­ пользуется транзистор ОЭ. Один вариант подобной схемы, слу­ жащей для формирования и усиления крутых перепадов напря­ жения, приведем на рис. 9.86. Здесь /0 — ток смещения ТД, /3 — запускающий импульс тока. Благодаря высокой скорости пере­ ключения ТД транзистор переключается в этой схеме намного быстрее, чем в отсутствие ТД.

9.3.ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ТИРИСТОРАХ

9.3.1.СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТИРИСТОРОВ

Тиристоры — полупроводниковые приборы с четырехслойной р-п-р-д-структурой (рис. 9.9а). У тиристора три электронно-ды­ рочных р-я-перехода — Пи П2, П3. Для удобства слои «і и р2, по

к— L

Рис. 9.9

которым может осуществляться управление тиристором, называют базами Бу и В2, слой р\ — анодом А, слой п2 — катодом К, пере­ ходы П 1 и Я3 — эмиттерными, переход П2 — коллекторным.

Тиристоры с двумя выводами— А и К — называются диод­ ными тиристорами; их условное изображение дано на рис. 9.96. Тиристоры с тремя выводами — А, К и Б — называются триодными тиристорами. Условное изображение триодного тиристора дано на рис. 9.9s. Электрод Б является выводом одной из баз и

429

служит для подачи дополнительного управляющего тока. Четы­ рехслойная структура р-п-р-п может иметь два управляющих электрода— выводы из баз щ и р2; соответствующий прибор на­ зывается тетродным тиристором (рис. 9.9а).

Статическая вольтамперная характеристика диодного тири­ стора приведена на рис. 9.10а. Участок / характеристики соответ­ ствует запертому состоянию тиристора. На этом участке централь­

(единицы микроампер).

При увеличении тока на участке II изменение напряжения весьма мало; в конце участка II в точке А (/вкл. Явкл) сопротив­ ление г обращается в нуль и затем, при определенном токе, ста­ новится отрицательным (участок III). В точке В (/выкл, Я вьткл) начинается участок IV, где сопротивление г = гвкл прибора поло­ жительно и мало; этот участок аналогичен вольтамперной харак­ теристике обычного полупроводникового диода; на участке IV пе­ реходы Я], Я2, Я3 смещены в прямом направлении. На обратной ветви характеристики (участок V) сопротивление положительно и по порядку величины равно сопротивлению на участке /. На уча­ стке V крайние переходы П\ и Я3 смещены в обратном направле­ нии, а переход Я2 — в прямом. При | а0ср| > | ЯоСр|манс происходит необратимый пробой.

Статические характеристики триодного тиристора при раз­ личных значениях управляющего (базового) тока іу приведны на

430

рис. 9.106; при іу = іуо = 0 его характеристика совпадает с ха­ рактеристикой диодного тиристора; при іу > 0 напряжение вклю­ чения Uвил уменьшается. При некотором токе іу — іус, называе­ мом током спрямления, в характеристике тиристора отсутствует участок отрицательного сопротивления и она становится подобной характеристике обычного полупроводникового диода.

Важнейшими параметрами статических характеристик тири­ сторов являются:

— напряжение включения £/ш;л, соответствующее точке А пе­ региба характеристики от участка III отрицательного сопротив­ ления к участку / большого положительного сопротивления; в

точке А сопротивление г = - ^ - = 0 ; для различных приборов

Uвкл = 25-^500 В; у неко­ торых тиристоров Uвкл —

=1000 В и больше;

—ток выключения / Выкл, соответствующий точке В

сопротивления;

Iвыкл колеблется в пре­ делах от десятков микроам­ пер до десятков миллиам­ пер;

— остаточное напряже­ ние Uо на включенном при­

боре; в различных приборах U0 может быть порядка 0,5-=-2 В при прямом токе Iо от десятых долей ампера до сотен ампер;

— ток утечки / ут через прибор при прямом напряжении, рав­ ном 0,5 Uвкл; / Ут — порядка десятков микроампер;

—максимальный прямой импульсный ток /ІШП;

—максимально допустимое обратное напряжение і!0 бР макс по­ рядка десятков и сотен вольт;

—обратный ток / oGp при U обрмакс; / обр — порядка сотен мик­ роампер;

— максимально допустимая средняя мощность . рассеяния

•Рдоп- К динамическим параметрам тиристоров относятся длитель­

ности включения /вкл и выключения /ВЫкл прибора.

Длительность включения /вкл = /3 + /у, где /3— длительность задержки, обусловленной накоплением заряда в центральном пе­ реходе, а /у — длительность установления напряжения на приборе, обусловленного перезарядом емкости Слк. Длительность включе­ ния можно уменьшить путем увеличения амплитуды включающих импульсов.

431