Рис. 4.35. Реализуемая на практике структура триака: а - верхняя часть; б - сечение; в - нижняя часть

НОГО управляющего электрода при относительно слабой эффективности собирания смещенного в прямом направлении перехода J2 (третий квадрант).

4.7.2. Практические конструкции и коммутирующий эффект

dv/dt

На практике триаки конструируются с центральным расположением управляющего электрода. На рис. 4.35 представлен типичный триак средней мощности. Как и в обычном тиристоре, катодные эмиттеры обоих тиристорных секций снабжены эмиттерными шунтами, обеспечивающими стойкость к dv/dt и эффекту переключения по аноду.

Тем не менее целесообразно более подробно рассмотреть проблему эффекта dv/dt из-за влияния заряда, накопленного

Рис 4.36. Триак во время коммутации: / - накопленный заряд; 2 - обратный ток

Тиристор А тиристор В

в приборе к моменту коммутации [Bergman, 1966]. Триак используется в мощных схемах переменного тока, где состояние проводимости в течение одного полупериода сразу сменяется состоянием проводимости в другом направлении или требуется восстановление закрытого состояния. При работе в схеме с индуктивной нагрузкой напряжение, прикладываемое к триаку, характеризуется очень высокими значениями dv/dt [Essom, 1967], которое в предшествующий состоянию проводимости полупериод может привести к разрушению триака.

В обычном тиристоре заметная часть заряда остается в базовой области в конце этапа проводимости. Когда вновь прикладывается напряжение источника, этот заряд быстро экстрагируется. Поэтому разрушение прибора не исключается и на этапе выключения, если повторное напряжение прикладывается слишком рано и dv/dt очень высоко. Для триаков проблема усложняется тем, что оба тиристора физически связаны друг с другом.

Механизм выхода прибора из строя показан на рис. 4.36. Допустим, что тиристор А находится в проводящем состоянии, и, когда ток нагрузки меняет направление, необходимо, чтобы триак блокировал напряжение, иначе говоря, вывод / становился положительным относительно вывода 2. В момент изменения направления тока в тиристоре остается накопленный заряд, и по мере того как вывод / становится положительным, этот заряд вытягивается из базовых областей, создавая условия для протекания обратного тока между выводом / и анодом тиристора А.

Если ток имеет достаточно большую амплитуду, то он может увеличить потенциал слоя Р1 возле слоя N4, заставляя эмиттер N4 инжектировать электроны, и тем самым переводит тиристор во включенное состояние, приводя к разрушению триака в режиме коммутации. Амплитуда обратного тока будет определяться скоростью, с которой напряжение вторично прикладывается к триаку, и зависит как от времени рассасывания заряда, так и от емкостного тока перехода.

Решение этой проблемы заключается в использовании по-

1вышенной плотности шунтов эмиттера, как в обычном тиристоре, и в создании изолирующей области между двумя тиристорными областями аналогично тиристорной и диодной областям в тиристоре с обратной проводимостью (см. § 4.4).

Тем не менее в целом проблемы коммутирующего эффекта dv/dt накладывают определенные ограничения на напряжения (менее 1200 В) и токи (менее 100 А) триака. Другой их недоста-

ток связан с тем, что триаки почти не применяются в мощных схемах с низкими значениями dl/dt (третий квадрант), из-за того, что обычный регенеративный управляющий электрод и раз-

ветвленный управляющий электрод непосредственно не могут использоваться.

4.8. Неуправляемый р-п-р-п-переключатель

Такие приборы проектируются для переключения тиристора из закрытого состояния в проводящее, когда достигается опре-I деленное прямое напряжение или dv/dt. Их называют по-разному, например: диоды Шокли, обратно-цроводящие диоды, тиристоры с обратным блокирующим диодом, диоды-переключатели и диодные тиристоры, но чаще всего используется термин диодные тиристоры .

Эти тиристоры применяются в качестве ключевых элементов в схемах импульсных модуляторов [Chu, Johnson, Brewster, 1976], [Schroen, 1970], как защитные приборы в телефонных системах [Neilson, Duclos, 1984] и как компоненты, защищающие

, от перенапряжений высоковольтные тиристоры [De Bruyne е. а.,

1977].

Структура диодного тиристора схематично представлена на рис. 4.37, а. По конструкции он идентичен обычному тиристору, но не содержит управляющего вывода. Вольт-амперная характеристика прибора (см. рис. 4.37, б) также очень похожа на харак-

О Катод

7ZZZZZZIZ2ZZ22ZZZZZL

Атд °)

Напрятенив

Рис. 4.37. Диодный тиристор: а -сечение; б - вольт-амперная характеристика