تیریستور

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 22

1-1-تیریستور (یا یکسو کننده قابل کنترل p-n-p-n )

تیریستور یک وسیله نیمه هادی چهار لایه سه اتصالی با سه خروجی است و از لایه های نوع p و n سیلیکونی که به طور متناوب قرار گرفته اند ساخته شده اند .. ناحیه p انتهایی آند ، ناحیه n انتهای کاتد و ناحیه p داخلی دریچه یا گیت است . آند از طریق مدار به طور سری به کاتد وصل می شود . این وسیله اساساً یک کلید است و همواره تا زمانی که به پایانه های آند و دریچه ولتاژ مثبت مناسبی به کاتد اعمال نشده است در حالت قطع (حالت ولتاژ مسدود کننده ) باقی می ماند و امپدانس بینهایتی از خود نشان خواهد داد . در حالت وصل و عبور جریان بدون احتیاج به علامت (یا ولتاژ) بیشتری روی دریچه به عبور جریان ادامه خواهد داد . در این حالت به طور ایده آل هیچ امپدانسی در مسیر جریان از خود نشان نمی دهد . برای قطع کلید و یا برگرداندن تیریستور به حالت خاموشی بایستی روی دریچه علامت و یا ولتاژی نباشد و جریان در مسیر آند به کاتد به صفر تقلیل یابد . تیریستور عبور جریان را فقط در یک جهت امکان پذیر می سازد .

اگر به پایانه های تیریستور ولتاژ بایاس خارجی اعمال نشود ، حاملهای اکثریت در هر لایه تا زمانی که ولتاژ الکتروستاتیکی داخلی به وجود آمده از انتشار بیشتر حاملها جلوگیری کند ، منتشر می شوند . اما بعضی از حاملهای اکثریت انرژی کافی جهت عبور از سد تولید شده توسط میدان الکتریکی ترمزکن هر اتصال را دارد . این حاملها پس از عبور ، تبدیل به حاملهای اقلیت می شوند و می توانند با حاملهای اکثریت ترکیب شوند . حاملهای اقلیت هر لایه نیز می توانند توسط میدان الکتریکی ثابتی در هر یک از اتصالها شتابدار شوند ، ولی چون در این حالت (از خارج ولتاژی اعمال نمی شود) مدار خارجی وجود ندارد مجموع جریانهای حاملهای اقلیت و اکثریت بایستی صفر شود .

حال اگر یک ولتاژ بایاس با یک مدار خارجی برای حمل جریانهای داخلی منظور شود ، این جریان ها شامل قسمتهای زیر خواهند بود.

جریان ناشی از :

1-عبور حاملهای اکثریت (حفره ها ) از اتصال

2-عبور حاملهای اقلیت از اتصال

3-حفره های تزریق شده به اتصال که از طریق ناحیه n اشاعه می یابند اتصال را قطع می کند .

4-حاملهای اقلیت از اتصال که از طریق ناحیه n اشاعه یافته و از اتصال عبور کرده است . عیناً نیز از شش قسمت و از چهار قسمت تشکیل خواهد یافت .

برای تشریح اصول کار تیریستور از دو روش متشابه مدلهای دیودی و یا دو ترانزیستوری می توان استفاده کرد .

(الف) مدلهای دیودی تیریستور

تیریستور که یک نیمه هادی سه اتصالی ، شبیه سه دیودی است که به طور سری اتصال یافته اند . اگر دریچه بایاس نشود ولی به دو سر آند و کاتد ولتاژ بایاسی اعمال شود این ولتاژ هر قطبیتی که داشته باشد همواره حداقل یک اتصال معکوس بایاس شده ، وجود خواهد داشت تا از هدایت تیریستور جلوگیری کند .

اگر کاتد توسط ولتاژ منبع تغذیه (نسبت به آند ) منفی شود و دریچه نسبت به کاتد به طور مثبت بایاس شود لایه p دریچه توسط کاتد از الکترون لبریز می شود و خاصیت خودش را به عنوان لایه p از دست می دهد . در نتیجه تیریستور به دیود هدایتی معادلی تبدیل می شود .

(ب)مدل دو ترانزیستوری تیریستور

پولک p-n-p-n را می توان به صورت دو ترانزیستور با دو ناحیه پایه در نظر گرفت . کلکتور ترانزیستور n-p-n ، جریان محرکی برای پایه ترانزیستور p-n-p که جریان کلکتورش اضافه جریان دریچه به مثابه جریان محرک پایه ترانزیستور n-p-n است ، مهیا کند .

برای روشن کردن تریستور جریان دریچه به جزء خیلی حساس ترانزیستور n-p-n از اتصال p-n-p-n اعمال می شود . اولین ده درصد افزایش جریان آند ، در اصل جریان کلکتور ترانزیستور n-p-n است . پایه n ترانزیستور p-n-p توسط جریان کلکتور ترانزیستور n-p-n باردار می شود . در نتیجه فیدبک مثبتی توسط جریان کلکتور ترانزیستور p-n-p به منظور افزایش بارهای ایجاد شده در پایه p ترانزیستور n-p-n دایر می شود . به این ترتیب جریان تیریستور شروع به افزایش می کند ، به سرعت به مقدار اشباع می رسد و جریان تیریستور فقط توسط امپدانس بار محدود می شود .

بهتر است به منظور تشریح مشخصه و خواص تیریستور حالتهای مختلف آن را (از نظر بایاس ) مورد بررسی قرار دهیم .

1-2-مشخصات تیریستور

برای اینکه بتوان وسیله های الکترونیکی را با کیفیت کافی مورد استفاده قرار داد و از آنها محافظت کرد بایستی مشخصات و خواص آنها کاملا معلوم شوند . مشخصات تیریستور را می توان با ملاحظه سه حالت مختلف اصلی این وسیله تعیین کرد :

شرایط بایاس معکوس

بایاس مستقیم و مسدود

بایاس مستقیم و هدایت

1-2-1-بایاس معکوس تیریستور (کاتد نسبت به آند مثبت)

در این حالت اتصالات اول و سوم به طور معکوس اتصال دوم به طور مستقیم بایاس می شوند و درست مثل یک اتصال p-n مقدار کمی جریان نشتی از کاتد به آند عبور خواهد کرد .

اعمال ولتاژ محرک مثبتی به دریچه تیریستور در حالی که آند هنوز منفی است سبب می شود که تیریستور رفتاری شبیه ترانزیستور داشته باشد و جریان معکوس نشتی آند تا مقدار قابل ملاحظه مقایسه ای با جریان دریچه افزایش یابد ، از این رهگذر اتلاف قدرت قابل ملاحظه ای در تیریستور وقوع خواهد یافت . زیاد گرم شدن اتصال می تواند سبب افسار گسیختگی حرارتی شود .

جریان آند با جریان اشباع معکوس اتصال اول به اضافه کسری از

جریان دریچه برابر است . جریان اشباع بستگی به درجه حرارت دارد . بنابراین بالا رفتن درجه حرارت اتصال باعث افزایش جریان اشباع می شود که آن نیز موجب گرم شدن بیشتر اتصال می شود . ولتاژ بیشینه دریچه در شرایط بایاس معکوس غالباً توسط سازندگان برای محدود کردن اثر حرارت معین می شود .

افزایش ولتاژ بایاس معکوس باعث پهن شدن لایه های تهی اتصالات اول و سوم می شود . اتصال اول معمولاً بخش اعظم ولتاژ آند به کاتد را مسدود می کند ، لذا منطقه تهی این اتصال غالباً پهن است . به خاطر اینکه ولتاژ مسیر سوراخ کنی توسط تماس لایه های تهی اتصالات و به وجود نیاید لایه n وسطی را کمی پهن می سازند .

1-3-2-تیریستور بایاس مستقیم و مسدود (آند نسبت به کاتد مثبت)

اتصالات اول و سوم بایاس مستقیم و اتصال دوم بایاس معکوس می شود . جریان آند در خلال مدتی که یک اتصال p-n بایاس معکوس وجود دارد ، خیلی کم است و مقدارش برابر با جریان اشباع اتصال دوم به اضافه قسمتی از جریان دریچه است . جریان دریچه در طول این شیوه عمل با این که خودش بایستی کوچک باشد جریان آند را افزایش می دهد .

1-2-3-تیریستور بایاس مستقیم و هدایت

چهار روش برای روشن کردن تیریستور وجود دارد و به محض اینکه هدایت شروع شد امپدانس صفر در مسیر عبور جریان از خود نشان می دهد . همان طوری که از مشخصه کلی ولتاژ جریان یک تریستور ، در طول زمانی که تریستور هدایت می کند افت ولتاژ بین آند و کاتد در حدود 1 تا 5/1 ولت است و اصولاً مستقل از جریان آند است . چهار روش راه اندازی تیریستور وجود دارد : 1) فعال سازی نوری 2) علائم الکتریکی 3)ولتاژ بایاس مستقیم با دامنه زیاد و 4)ولتاژ بایاس مستقیم با میزان صعود سریع وجود دارد . روش دوم ، یعنی راه اندازی توسط علائم الکتریکی مهمترین و معمول ترین روش است ، در حالی که آخرین روش به علت طبیعت مزاحمی که دارد قابل اجتناب است .

(الف) روشن کردن توسط نور