/0 , rTrf I [77 I I п

Рис. 4.27. Прибор с компенсацией эффекта dv/dt: I - собирающий электрод

чувствительной области управляющего электрода напряжение прикладУвается к эмиттеру управляющего электрода.

Обеспечивая соответствующее значение сопротивления Rc, потенциал можно оптимизировать, чтобы точно скомпенсировать прямое смещение, приложенное к эмиттеру управляющего электрода, которое создается током, наведенным Са [dv/dt) с участка р-базы под управляющим электродом.

teopefh4eckh существует возможность получения очень высокой стойкости к эффекту dv/dt, если обеспечивается полная компенсация. Однако с практической точки зрения имеются определенные трудности, связанные с контролем параметра Rc и площади перехода, в которой наводится ток, протекающий в р-базе. Когда Ro мало, ток включения отводится от управляю щего электрода и в результате снижается потенциал включения. Рассмотренная конструкция достаточно удобна для использования во вспомогательных приборах. Ее также можно встраивать в мощные фототиристоры с соответствующим расположением собирающего электрода [Ohashi, Ogura, Yamaguchi, 1983].

Все рассмотренные типы управляемых светом электродов не очень устойчивы к воздействию di/dt при включении вследствие низкого уровня мощности включения. Для улучшения стойкости di/dt обычно используют светочувствительный управляющий электрод как часть многоступенчатого регенеративного управляющего электрода (рис. 4.28). Хотя конструкция регенеративного управляющего электрода должна вьшолняться с учетом оптимальной стойкости к эффекту di/dt, это особенно важно для приборов, переключаемых светом, где способность выдерживать большие di/dt при минимальной мощности управления очень перспективна, для того чтобы ослабить требования высокой мощности оптических источников.

Оптимальная конструкция регенеративного управляющего электрода тиристоров со световым управлением подробно рассмотрена в [Temple, 1983] и [Mehta, Temple, 1985].

Межступенчатые сопротивления R\ и R2 (см. рис. 4.28) слу-

3- -C3--C

/?2 /?м

Рис. 4.28. Фототиристор с регенеративным управляющим электродом: /- светочувствительный управляющий электрод со световым управлением; г - электрод; 3 - усилительный управляющий электрод; 4 - катод

жат ДЛЯ регулирования пика тока и ограничения напряжения каждой усилительной ступени в процессе включения тиристора [Temple, 1983]. Несмотря на то что параметры этих сопротивлений рассчитать довольно просто исходя из геометрии р-базы и ее уровня легирования, при включении прибора сопротивления р-базы становятся модулированными в связи с инжекцией электронов из п-эмиттера. Из-за модуляции уменьшаются значения ограничивающих сопротивлений, что, естественно, накладывает дополнительный разбаланс на управляющий электрод.

Чтобы этого избежать, электроды располагаются в области м-эмиттера, как показано на рис. 4.28. Они оказывают влияние на рекомбинацию инжектируемых электронов и могут эффективно предотвращать модуляцию резисторов. Использование ограничивающих резисторов в конструкции регенеративного управляющего электрода [Mehta, Temple, 1985] позволило создать мощный (5 кВ) управляемый светом тиристор, который надежно включается при очень низкой световой энергии (5 нДж).

4.6. Управляемый полем тиристор

Управляемый полем тиристор или тиристор со статической индукцией (СИТ), строго говоря, не является тиристором. Тем не менее, он, вероятно, больше оправдывает название полупроводниковый выпрямитель , чем сам тиристор, поскольку в конструктивном отношении является не чем иным, как мощным диодом с управляющей сеточной структурой.

Схематичный разрез типичного СИТ приведен на рис. 4.29. На практике существуют две базовые конструкции: планарная (рис. 4.29, а) и со скрытым затвором (рис. 4.29,6). В обоих случаях основу прибора составляет диодная р - п - п +-структура, в которой имеется р+-затворная область.

Вольт-амперные характеристики при прямом смещении этого прибора показаны на рис. 4.30. При нулевом потенциале сме-

Затвор

Катод

........ -:

Затвор

Анод

Рис. 4.29. Планарная структура СИТ (а) и структура со скрытым затвором (б)

щения, прикладываемом к затвору, СИТ проводит ток как обычный р-п - -диод. Если к затвору приложить достаточно большое отрицательное смещение, то прибор будет поддерживать прямое блокирующее напряжение, поскольку слой объемного заряда, формирующийся возле затвора, может перекрыть междусеточный канал и прекратить протекание тока.

Первые варианты этих приборов описаны в [Barandon, Lau-renceau, 1976], [Houston е.а., 1976] и [Nishizawa, Nakamura, 1976], где блокирующая способность в прямом направлении характеризуется коэффициентом запирания тиристора в закрытом состоянии.

4.6.1. СИТ в закрытом состоянии

Коэффициент запирания СИТ определяется как отношение напряжения пробоя между анодом и катодом к приложенному потенциалу на затворе Vak/ok и зависит от геометрии тиристора. Например, согласно [Houston е. а., 1976] дифференциальный коэффициент запирания

- ехр

(4.23)

Здесь W- щирина области объемного заряда между анодом и затвором; he - половина ширины канала между ячейками затвора (см. рис. 4.29); Lc - длина канала.

Для получения требуемого значения коэффициента gt необходимо на стадии проектирования СИТ предусмотреть, чтобы ячейки затвора были маленькие, а сам канал достаточно длинный (затвор, полученный глубокой диффузией). Целесообразно также увеличить и ширину слоя объемного заряда до максимального значения. 124