Součástky s více PN přechody

Transkript

1 Součástky s více PN přechody spínací polovodičové součástky tyristor, diak, triak

2 Součástky s více PN přechody první realizace třívrstvé tranzistor diak čtyřvrstvé tyristor pětivrstvé triak diak součástky s vyšším počtem přechodů kombinace čtyřvrstvých a pětivrstvých součástek

3 Vícevrstvé spínací polovodičové součástky spínací součástky tyristorového typu součástky se třemi a více PN přechody bistabilní polovodičové součástky přepínání mezi blokovacím a propustným stavem

4 Vícevrstvé spínací polovodičové součástky rozdělení podle průběhu V-A charakteristiky závěrně blokující spínají jen při jedné polaritě napětí, pro opačnou polaritu jako dioda v závěrném směru obousměrně spínací spínají při obou polaritách napětí závěrně vodivé spínají jen při jedné polaritě napětí, pro opačnou polaritu jako dioda v propustném směru

5 Tyristor (thyristor) čtyřvrstvá součástka 3 PN přechody základ tvoří struktura PNPN nebo NPNP různý počet vývodů diodový tyristor (dinistor) bez řídící elektrody triodový tyristor obsahuje řídící elektrodu tetrodový tyristor (binistor) 2 řídící elektrody tři elektrody (trojpól) anoda, katoda, gate (řídící elektroda) G (grid) mřížka

6 Princip tyristoru princip činnosti založen na tyristorovém jevu uvedení do propustného směru řídícím napětím na řídící elektrodě řídící napětí kladné vzhledem k polaritě na katodě 3 stavy tyristoru závěrný stav vysoký odpor v závěrném směru blokovací stav vysoký odpor v přímém směru propustný stav nízká impedance v propustném stavu

7 Princip tyristoru náhradní el. schéma klopný obvod s kladnou zpětnou vazbou α 1 α 2 nefunkční nesplnění podmínky tenkosti báze ve srovnání s difúzní délkou

8 Princip tyristoru aktivní režim anoda (+), katoda (-) J1 + J3 otevřen J2 uzavřen žádný proud neteče

9 Princip tyristoru otevření J2 - musí nastat průraz (vodivý stav) lavinový průraz napětí U A překonání lavinového napětí U A >U L (nežádoucí vede ke zničení) impulz na G pomůže lavině, vstříknutí minoritních nosičů (žádoucí nejčastěji využíváno) změnou napětí (du A /dt) otevření napěťovým skokem (derivací), způsobeno parazitní kapacitou na J2 (nežádoucí) = U AdC + J 2 A J 2 CJ du i A C = = U A + CJ 2 ig dq 2 dq dt dc dt du dt

10 Tyristor α proudový přenos v uzavřené smyčce I S2 sytný proud přechodu J2 I G proud do řídící elektrody zavřeno - α 1, α 2 0 I A = I S2 otevřeno - α 1 + α 2 1 I A I A I = S 2 S 2 1 G ( α + α ) 1 ( + ) 1 α α 1 α = α α 1 2 α 1 α 2 2 I + 1 α I 2

11 V-A charakteristika tyristoru přídržný proud I H minimální proud, který udržuje tyristor v sepnutém stavu větší proud I G menší napětí U A pro sepnutí tyristoru sytný proud

12 Tyristor - vypnutí pokles proudu I A pod hodnotu přídržného proudu I H vypínací tyristor (GTO) impulzem do G se řídí zapnutí impulzem do G se řídí vypnutí záporný proudový impulz (odvedení přebytečných nosičů náboje)

13 Tyristor - použití někdy označován jako triodový tyristor spínací součástka stav sepnuto, rozepnuto ostatní stavy jsou nestabilní zdroje, měniče, regulátory

14 Tyristor

15 Diodový tyristor (dinistor) Shockleyova dioda dvojpól otevření tyristoru pomocí napětí lavinový průraz závěrná část lavinová ionizace tepelný průraz

16 Diak (diac) diodový obousměrný tyristor antiparalelní zapojení dvou diodových tyristorů pětivrstvý prvek bez řídící elektrody použití jako spouštěcí dioda v řídících obvodech tyristorů lepší kvalita spínání

17 V-A charakteristika diaku

18 Triak (triac) polovodičový spínací prvek triodový obousměrný tyristor antiparalelní zapojení dvou triodových tyristorů pětivrstvý prvek s řídící elektrodou spíná kladná i záporná anodová napětí kladné i záporné řídící impulzy elektronický stykač rychlejší bez mechanických částí méně výkonový než tyristor

19 Triak popis funkce pro sepnutí musí být na elektrodách dostatečně velké napětí do řídící elektrody přiveden proudový impulz vyšší než je spínací proud sepnutý triak dokud neklesne proud pod hodnotu přídržného proudu uzavírání triaku proud pod hodnotou přídržného proudu při jakémkoliv proudu do řídící elektrody žádný proud neprotéká + proud na řídící elektrodě klesne pod spínací hodnotu okamžité uzavření

20 V-A charakteristika triaku

21 Triak - použití regulace domácího osvětlení regulace otáček motoru speciální součástky tetrodový tyristor 2 řídící elektrody symistor tunelování nosičů (tenké přechody)

22 Děkuji za pozornost