Замятин В. Я., Кондратьев Б. В. Тиристоры. — М.: Сов. радио, 1980. — 64 с, ил.— (Элементы радиоэлектронной аппаратуры).


Дается классификация тиристоров по принципу управления, форме вольт-амперной характеристики, среднему току, основному назначению. Рассмотрены их конструкции, основные параметры, важнейшие характеристики, их зависимость от режима работы и температуры. Показаны примеры построения некоторых тиристорных схем, применяемых в радиотехнике, преобразовательной технике и электронике. Сформулированы основные правила эксплуатации и выбора тиристоров.
Для широкого круга читателей, связанных с эксплуатацией и ремонтом радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры.
4 табл., 68 рис., библ. 23 назв.
ВВЕДЕНИЕ
Без тиристоров в настоящее время немыслимо создание целого ряда функциональных узлов и устройств различного вида радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры. Возрастающая потребность в тиристорах объясняется теми преимуществами, которые присущи этим изделиям полупроводникового приборостроения, а именно: малые удельные габариты и масса (на единицу мощности), весьма высокие допустимые напряжения и токи, высокий КПД, большой срок службы, мгновенная готовность к работе, высокая механическая прочность и др. Тиристоры выгодно отличаются от транзисторов значительно большими допустимыми напряжениями и токами, меньшей мощностью, необходимой для управления, поскольку ток управления требуется только для включения тиристора. Они успешно конкурируют с некоторыми видами газоразрядных и электровакуумных приборов.
Тиристоры — полупроводниковые приборы на основе многослойной p—n—p структуры. Они используются в качестве активных элементов во многих схемах радиоэлектронной аппаратуры и нашли широкое применение. В настоящее время выпускается большое число видов (рис. 1) и типов тиристоров различного назначения. Созданы приборы на токи от единиц до сотен ампер и напряжения от десятков вольт до единиц киловольт.
Основным исходным материалом для создания тиристоров является кремний. Последние 2—3 года за рубежом и у нас в стране проводятся исследования по возможности создания тиристоров на основе других полупроводниковых материалов: арсениде галлия, карбиде кремния и др. Полученные результаты исследований дают возможность предполагать о значительном улучшении характеристик таких тиристоров по сравнению с кремниевыми.
Процесс развития тиристоров еще далек от завершения. Ожидается дальнейшее увеличение уровня энергетических (тока и напряжения) и коммутационных (скорости нарастания тока и напряжения) характеристик.

I. ПРИНЦИП РАБОТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТИРИСТОРОВ
Подробное описание физических принципов работы тиристоров потребовало бы изложения многих положений теории строения вещества и физики твердого тела, изменений свойств кристаллической решетки полупроводников при дозированном введении примесей и т. д. Поэтому в данной брошюре показаны общие принципы работы приборов. Более полное описание можно найти, например, в [1-7].
ПРИНЦИП РАБОТЫ ТИРИСТОРОВ
В своей основе тиристор состоит по крайней мере из четырех р- и n-слоев и трех р—n-переходов. Структура выполняется таким образом, что взаимодействие между слоями дает вольт-амперную
характеристику с участком отрицательного дифференциального сопротивления (рис. 2). Тиристоры могут быть выполнены в двух-электродном (диодный тиристор) и трехэлектродном (триодный тиристор) исполнениях (рис. 3). Рассмотрим четырехслойную структуру, когда к ней приложено напряжение в прямом направлении. К крайним р- и га-областям приложены соответственно положительный и отрицательный электроды источника напряжения. Это напряжение будет распределяться между тремя р—га-переходами. По отношению к двум крайним переходам
оно приложено в прямом, а по отношению к центральному р—n переходу — в обратном направлении. Крайние переходы называют эмиттерными, а центральный г — коллекторным (по аналогии с тиратроном внешний р-эмиттер р—га—р—га-структуры называют анодом, л-эмиттер — катодом).
В прямом включении р—п—р—га-структуру можно представить в виде комбинации двух транзисторов типа с коэффициентами передачи эмиттерного тока 1 и а2. Коллектор одного транзистора связан с базой другого и наоборот (рис. 4). В результате база каждого транзистора питается коллекторным током другого транзистора. Если коэффициенты ccj и а2 достаточно велики, возникает положительная обратная связь по току. В результате оба транзистора переходят в режим насыщения, при котором коллекторные переходы смещаются в прямом направлении и, таким образом, структура находится в состоянии с небольшим падением напряжения на ней