Состоянии транзистор

Основными статическими параметрами тиристора, определяемыми из его вольт-амперной характеристики, являются: максимально допустимый постоянный ток 4-гкртахт- в открытом состоянии тиристора, при котором обеспечивается заданная надежность; напряжение в открытом состоянии тиристора ?/открГ — основное напряжение при определенном токе (например, 1тк(,т„т в открытом состоянии тиристора); максимально допустимое постоянное обратное напряжение тиристора (Уобр П,.1Х,, при котором обеспечивается заданная надежность, это напряжение примерно в два раза меньше пробивного; максимально допустимое постоянное прямое напряжение Unp зкр тах т, при котором тиристор находится в закрытом состоянии при определенном режиме в цепи управляющего электрода и обеспечивается заданная надежность; ток включения /вкл т — основной ток в точке включения тиристора; удерживающий ток тиристора /удГ — минимальный основной ток, который необходим для поддержания тиристора в открытом состоянии при определенном режиме в цепи управляющего электрода.

Тиристор представляет собой четырехслойную структуру ( 6.1, а). Резистор R служит для ограничения тока в открытом состоянии тиристора. Верхний слой р\ называется эмиттером, поэтому первый сверху р-п переход называется эмиттерным. Второй переход называется коллекторным, а третий — эмиттерным. Второй и третий слои сверху называются базовыми областями, а нижний слой — эмиттером. Верхний вывод, к которому прямой ток течет из внешней электрической цепи, называется анодным (А), нижний вывод — катодным (К).

В точке г напряжение и ток соответствуют напряжению в открытом состоянии тиристора t/OT1(p и току удержания /уд в открытом состоянии (при котором ai + a2=l). В этом режиме напряжение на структуре тиристора складывается из трех напряжений: напряжений прямо включенных эмиттерных переходов (7,i и иэ%, а также коллекторного напряжения ?/кб условных транзисторов, находящихся в насыщении. Следует обратить внимание на то, что в р>ежиме насыщения ?/Кб меняет свой знак относительно напряжения, питающего коллекторную цепь, т. е. ?/Кб>0, а напряжения на эмиттер-ных переходах возрастают в такой мере, что t/a = t/3i + U3y.—t/кб-Ei таком состоянии тиристор обладает очень малым сопротивлением (как два прямо включенных выпрямительных диода — участок г—д 6.2.), а его ток ограничивается сопротивлением резистора.

В отключенном состоянии тиристора Т1 конденсатор С заряжается до напряжения источника (Jo через цепь нагрузки Н и тиристор Т2, который должен'быть открытым. При закрытом тиристоре Т2 для включения цепи тока открывается Т1. Происходит перезарядка конденсатора С через тиристор Т1, дроссель L и полупроводниковый вентиль Д1. Благодаря вентильному действию диода Д1 через эту цепь пройдет лишь первая положительная полуволна тока разряда конденсатора С на индуктивность L. В начале полуволны тока (i«0) вся энергия, запасенная в этой цепи, сосредоточена в емкости С и напряжение на ней .максимально. При амплитудном значении тока колебаний вся энергия будет сосредоточена в индуктивности (хч=?л'2/2), а напряжение конденсатора станет равным нулю. В конце полуволны тока вся энергия снова сосредоточится на конденсаторе, напряжение на нем станет максимальным (Uc = Uo), но изменит свою полярность на обратную (при отрицательной производной тока). Конденсатор останется в этом состоянии, так как обратная полуволна тока будет заперта диодом Д1, а Т2 закрыт.

Распределение потоков электронов и дырок в ти-ристорной структуре, находящейся в закрытом состоянии, схематично показано на 5.2, а. На этом рисунке кроме основных потоков носителей заряда из эмиттерных областей в прилегающие базовые области учтена инжекция носителей из базовых областей в эмиттерные и рекомбинация носителей в эмиттерных переходах. В закрытом состоянии тиристора из всего потока инжектированных в каждую

Выражение (5.3) представляет собой уравнение ВАХ диодного тиристора в закрытом состоянии. Напомним, что статический коэффициент передачи тока эмиттера транзистора растет с увеличением тока эмиттера в результате уменьшения влияния рекомбинации в эмиттерном переходе и появления электрического поля в базе из-за увеличения градиента концентрации носителей заряда. Коэффициент передачи тока эмиттера растет также с увеличением напряжения на коллекторном переходе в результате уменьшения толщины базы и увеличения коэффициента лавинного размножения в коллекторном переходе. Эти четыре физических фактора вызывают рост суммарного статического коэффициента передачи тока тиристорной структуры при увеличении напряжения и соответственно тока в закрытом состоянии тиристора.

который смещен в обратном направлении при закрытом состоянии тиристора, а эффект смыкания может происходить из-за расширения коллекторного перехода.

Практически барьерная емкость коллекторного перехода сказывается сильнее, так как она шунтирует большое активное сопротивление коллекторного перехода, смещенного в обратном направлении при закрытом состоянии тиристора. Барьерные емкости эмиттерных переходов сами оказываются зашунтирован-ными малыми активными сопротивлениями эмиттерных переходов, смещенных при закрытом состоянии тиристора в прямом направлении. Поэтому напряжение включения тиристора с увеличением скорости нарастания основного напряжения уменьшается.

Выключение тиристора путем изменения полярности анодного напряжения. Для ускорения процесса рассасывания неравновесных носителей заряда, накопленных в базовых областях при прохождении прямого тока через открытый тиристор, необходимо понизить потенциальный барьер коллекторного перехода. Однако коллекторный переход при открытом состоянии тиристора уже был смещен в прямом направлении из-за накопленных неравновесных носителей заряда в базовых областях и, следовательно, имел малое сопротивление. Поэтому на долю коллекторного перехода при переключении тиристора на обратное напряжение приходится очень малая часть всего внешнего напряжения. Из-за малого сопротивления тиристора, находящегося еще в открытом

Во время процесса включения триодного тиристора с помощью тока управляющего электрода сначала в открытое состояние переходит только часть тиристорной структуры, расположенной непосредственно около управляющего электрода. Со временем открытое состояние распространяется на всю площадь структуры. Ясно, что при высокой скорости нарастания тока может произойти локальный разогрев структуры до температуры, превышающей максимально допустимую. Максимально допустимая скорость нарастания тока в открытом состоянии тиристора \dlonp/dt\max, при которой обеспечивается заданная надежность, может быть повышена в тиристорах с распределенным по всей площади управляющим электродом.

При подаче положительного внешнего напряжения в закрытом состоянии тиристора распределение потенциала принимает вид, показанный на 3.1, г — переходы П1 и ПЗ открыты, переход П2 заперт; в открытом состоянии тиристора все переходы тиристора открыты и распределение потенциала принимает вид, изображенный на 3.1, д.

На 8.57, а приведена электрическая схема простейшего ГЛИН. На транзисторе Т собран ключ, управляемый прямоугольными импульсами ывх отрицательной полярности ( 8.57, б). В исходном состоянии транзистор насыщен (ключ замкнут), что обеспечивается выбором соотношения сопротивлений резисторов R6

При наличии на входе приемника допустимых уровней сигнала транзистор Т4 удерживается выпрямленным напряжением в открытом состоянии. Транзистор Т5 закрыт, напряжение +12 В через делитель R17, R18, R19 подается на базу транзистора Т6 и удер-живает его также в закрытом состоянии. В этом случае транзистор 77 закрыт положительным напряжением, поступающим на его Лазу через резистор R20. «Земля» на выходе детектора отсутствует.

Если значения уровня на входе приемника ниже допустимого, эмапрямленного напряжения недостаточно для удержания транзи-егора Т4 в открытом состоянии. Схема «опрокидывается»: транзистор Т4 закрывается, а транзистор Т5 открывается. При этом снимается положительное напряжение с базы транзистора Т6; он от-жрывается, чем обеспечивает, в свою очередь, открывание транзистора Т7 отрицательным напряжением — 12В. На выход детекто-фа «сдается «земля». Одновременно создается цепь для загорания лампы, сигнализирующей о занижении уровня в данном канале.

пульсы длительностью около 280 мс. Рассмотрим процесс преобра^ зования. В исходном состоянии транзистор Т1 открыт, но в режим насыщения не входит, так как его базовый потенциал фиксируется диодом Д1. При появлении на инверсном выходе триггера положительного потенциала конденсатор С1 заряжается до напряжения + 3 В по следующей цепи; верхняя обкладка конденсатора С1, резистор R1, выход триггера, источник питания +3 В, «земля», диод

В исходном состоянии транзистор находится в режиме насыщения. Пренебрегая остаточным напряжением на электродах насыщенного транзистора, можно принять L'c-(0j»0. В момеат времени tl транзистор под действием входного нмпульса запирается и конденсатор С заряжается с постоянной времени тзар =

С момента времени t 4 транзистор находится в режиме отсечки и удерживается в этом состоянии за счет напряжения на конденсаторе, полученного в результате заряда конденсатора базовым током.

Блокинг-генератор в ждущем режиме. Схема ждущего блокинг -генератора отличается от рассмотренной ранее тем, что полярность напряжения смещения выбрана запирающей ( 10.22, в) . Поэтому до прихода запускающего импульса схема находится в устойчивом состоянии: транзистор закрыт. При подаче положительного отпирающего импульса транзистор открывается, и в схеме развивается блокинг-процесс. После полного разряда конденсатора транзистор переходит в закрытое состояние, и новый цикл формирования импульса не начинается до тех пор, пока на вход схемы не поступает очередной запускающий импульс.

Триггер имеет два состояния устойчивого равновесия: транзистор Т\ заперт, а транзистор 7*2 — насыщен или транзистор 7*i насыщен, а транзистор 7*2 — заперт. Одно из таких состояний (причем заранее неизвестно, какое из них) устанавливается самопроизвольно после соединения схемы с источником питания ?к. Предположим, что в исходном состоянии транзистор 7*2 заперт. Тогда на его коллекторе будет положительный потенциал, близкий по значению к Ек. Этот потенциал через сопротивление обратной связи R прикладывается к базе транзистора Т\, обеспечивая его насыщен-ие. Поскольку потенциал коллектора насыщенного транзистора t/кэ нас близок к нулю, то на базу транзистора 7*2 от источника смещения ?б через делитель RRs подается отрицательное напряжение, надежно удерживающее транзистор Г2 в закрытом состоянии. Такое состояние триггера при отсутствии на его входе управляющих импульсов является устойчивым.

состоянии транзистор Т\ заперт, а транзистор T-i открыт и находится в состоянии насыщения, так как через резистор R3 проходит достаточно большой базовый ток /62. За счет эмиттерного тока транзистора Г2 на общем резисторе R3 создается падение напряжения U3 = l3iR, с указанной на рисунке полярностью, а за счет источника питания ?к на нижнем плече делителя R\R2 — падение напряжения UR2. При выполнении условия t/3> >\URi\ на базу транзистора Т\ подается положительное напряжение t/6i, запирающее его. Конденсатор С при этом оказывается заряженным до напряжения ис = = Ек — U3. При подаче на вход одновибратора в момент времени /, (см. 6.26, б) запускающего отрицательного импульса с амплитудой, превышающей напряжение на базе ( (Увх > U6\ \), транзистор Г, начинает открываться и напряжение на его коллекторе увеличивается. Положительное приращение напряжения передается через конденсатор С на базу транзистора Г2, запирая его. Уменьшение падения напряжения на резисторе R3 способствует дальнейшему отпиранию транзистора Т\, и процесс нарастает лавинообразно, заканчиваясь полным запиранием транзистора 7*2 и насыщением транзистора Т\.

Принципиальная схема генератора пилообразного напряжения, в котором параллельно конденсатору интегрирующей цепи RC включен коммутирующий транзистор, показана на 6.30, а. В исходном состоянии

В исходном состоянии* транзистор Т1, открыт и находится в режиме насыщения. Диод Д открыт, конденсатор обратной связи С„ заряжен через диод Д и резистор /?э, конденсатор С разряжен через открытый транзистор 7V Напряжение U6a транзистора Т2, работающего по схеме эмит-терного повторителя, близко к нулю. Выходное напряжение, снимаемое с резистора ^э, небольшое, так как ток покоя эмиттера /эо ничтожно мал.