Файл: Багинский, Б. А. Импульсная техника на четырехслойных приборах учеб. пособие.pdf

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕЮ СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

ТОМСКИЙ ОРДЕНА СКТЯБІЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОВДЕНА ТРЭДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ.С.«.КИРОВА

Кафедра промышленной я медацинскоя электроники

Б.Ао Бегянокий, Ю.Ао ОТрубякнкков, ЕоВо Ярославцев

ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА НА ЧШРЕХСЛОЙНМХ ПРИБОРАХ •

(Небное пособие)

Выпуск пособия рекомендован кафедрой проикшенной медицинской электроники

Томск « 1973

I

A H Н О Т А и и a

Кротко рассматриваются основные особенности я разновидности мно­ гослойных полупроводниковых приборов,Дается физический анализ ключевых свойств диодных и тріиодних тиристоров.

Особое внимание уделено способом запирания и отпирания при­ боров.

В пособие сведено болызоо количество схем импульсных гене­ раторов и триггеров из различных литературных источников.а так­ же даны некоторые оригинальные схемы.разработанные авторами.

При проведении теоретического анализа рассматриваемых схем, ставилась задача получить расчетны е соотношения,пригодные для решения широкого круга практических задач ,испояьауя типовые па­ раметры тиристоров.

Последовательность и методика изложения материала принята та к ей , как в большинстве учебных пособий по курсу '‘Импульсная те­ хника" ,причем,ввиду ограниченности еб'ьена пособия,ка представи­ лось возможности подробно рассмотреть области применения равднчных схем.

.ѴЧебное пособие предназначено для студентов специальности "Промышленная электроника",а также может быть полезно специали­ стам, занкмакцимся разработкой электронных схем.

ГЛАВА I,

§1 . ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И РАЗНОВИДНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ПРИБОРОВ*

Во многих устройствах импульсной техники применяется ключевой реаш электронных приборов» Одним из путей повышения качества работы та­ ких устройств является улучшение ключевых свойств приборов. Идеальным’ следует считать такой ключ, который обладает следующими параметрами:

сопротивление открытого ключа равно нулю, сопротивление закрытого клю­ ча равно бесконечности, переход из открытого состояния в закрытое и наоборот совершается мгновенно. Па всех этапах развития электронной техники проводились работы по разработке специальных переключающих уст­ ройств и их усовершенствованию.

Создание полупроводниковых приборов привело к тому, что в настоя­ щее время в качостве ключевых элементов чаще всего используют транзисто­ ры. Обладая огромными преимуществами по сравнению о ламповыми схемами, они имеют ряд недостатков.Так, переход от закрытого состояния-области отсечки ( точка А на рис. І,а ) к открытону-ре.таму касищеш-іл (точка В) связан с прохождением коллекторного тока через ряд променуточных зна­

ре.Это приводит к заметным потерям электрической энергии в транзисторах»

усилительный ролим, то относительные значения теряемой электрической энергии уменьшатся, к скорость изменения тока в приборе возрастет. Та­ кой вольтамперной характеристикой с участком отрицательного дафференциавыюго'"сопротивления AB (рис.І,б) обладают четырехслойные полупро­ водниковые1приборы (рис.І ,я ), называемые тиристорами.Особенностью та­

добиться постепенного перемещения рабочей точки влево от точки А по

-ь -

а) приборы с двумя выводами, отпирающиеся в прямом направлении ( + ) па аноде прибора, (-) - на катоде прибора за счет превышения анод­

5 -

обратной связью , присущей.четырехслойной р-п~р-п структуре.Эта по­ лонительная внутренняя обратная связь к приводит к появлению участ­ ка с отрицательный сопротивлением на волмаиперной характеристике прибора.

Бее приборы, имеющие участок с отрицательным сопротивлением, делятся яа приборы Г, и 2 классов. У приборов I класса ток через при­

§ 2 . ФИЗИКА РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХСЛОІІИЬК 'СТРУКТУР • ,1‘ІХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ПЛГЛМЩЩ.

При конструировании и расчете электронныя схем на полупровод­ никовых приборах необходимо знаігис физических явлений , происходя­ щих в различных элементах самого прибора. Это объясняется том, что параметры полупроводниковых приборов зависят от многих факторов, таких как: материал полупроводника, величина концентрации носите­ лей, Еиршіа слоя, температура и до. Различное сочетанно этих фак­ торов приводит к особенностям работы приборов,’ которые необходимо учитывать при расчете импульсных схом.

2 - 1 . ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НЕУПРАВЛЯЕМОЙ ТИРИСТОРЕ - ДШИСТОГЕ.

.Структурная, схема динистора приведена на рис.2,а:

-1 " 1

— й *“

На схеме указаны примерные значении концентраций носителей в чоты-

ра сместятся при этом в прямом направлении, а переход П3 - в обеатном При указанном чередованіи слоев и полярности напряжения на переходах слой р, выполняет функции одного эмиттера, инжектирующего дырки в слой П, (базу), а слой Я3 выполняет функции второго эмиттера, ішжектируищего электроны во вторую базу р.. . Переходы П,и П3 обычно назы­ ваются эмиттерішыи, Пгколлекторным, а области, заключенные между ешіттершдш и коллекторіші.! переходами,- базами.

Проводимость р-п-р-н структуры определяется,]? основном, сопро­ тивлениями р-п-нереходов. Так как экпттерные переходы Я, и П3 смеще­ ны в прямом направлении, их сопротивления, независимо от величины протекающего через прибор тока, будут небольшими. Следовательно, об­ щее сопротивление структуры зависит от состояния обратно смещенного перехода Лг .При величине напряжения JJ^-V вин. сопротивление этого перехода велико и ток прибора определяется током неосновных носите­ лей через Пй .Данному состоянию структуры соответствует участок ОА

растает. При напряжении U = U вкл появляется внутренняя положитель­ ная обратная связь по току, ток через структуру быстро возрастает, что приводит к "заплывали»" коллекторного перехода.

Сущность процесса "заплывания" состоит в накоплении носителей заряда в областях, непосредственно прилегающих к коллекторному пе­ реходу, и компенсации неподвижного пространственного заряда слоя ис­ тощения этого перехода динамическим пространственным зарядом н аігпившихся носителей. Накопление носителей имеет меотб в случае, когда скорость наполнения в слое истощения за счет генерации (тепловой или’