та ajt. Поэтому любому току будет соответствовать большее значение ai, а значит, и большее значение а, чем при /g = 0.

Решая (5-19) относительно М и используя выражение (2-55), нетрудно представить вольт-амперные характеристики тринистора Б форме <7к(/к):

. k-m/i -° + о+ 1 (5.20)

В частном случае, при /g = О, получается характеристика динистора (5-12). Выражение (5-20) ясно показывает, что данному току /к соответствует тем меньшее напряжение чем больше ток /g (рис. 5-10). Рассмотрим отдельные участки этого семейства.

На начальном участке (до точек ПП) мы имеем по существу семейство характеристик обычного транзистора в схеме ОЭ. Это следует из структурного сходства выражений (5-19) и (5-3), если в последнем счи-

тать /g > 0. Рис. 5-11. Пусковая характери-

Координаты точек прямого пере- тша тринистора.

клгочения определяются, как и в

динисторе, условием dUJdl = 0. Анализ показывает, что ток /п.п возрастает с увеличением тока базы. На рис. 5-11 показана пусковая характеристика тринистора, т. е. зависимость U (Iq).

Координаты точки Н, в которой напряжение на коллекторном переходе падает до нуля, определяются условием f/ = О в формуле (5-20). Так же как в динисторе, можно в этой точке считать

I к определять ток / из условия

а = а1(/ + /б) + аз(/ ) = 1. (5-21)

Отсюда видно, что увеличение тока /g, а следовательно и коэффициента aj сопровождается уменьшением коэффициента ад, а значит, и тока / . Соответственно несколько меньше будет и ток / .п в точке обратного переключения.

Параметры тринистора в открытом состоянии практически не отличаются от параметров динистора, поскольку ток в этой области значительно больше тока /g, т. е. токи обоих крайних переходов почти одинаковы.

До сих пор рассматривались кривые с параметром /g > 0. При этом подразумевалось, что источник базового тока представляет собой э. д. с. Eg < О, включенную последовательно с сопротивлением i?g (см. рис. 5-10). В частном слу- ае, при /g = О, можно было считать Eg = 0; J?g = оо. Теперь рассмотрим работу тринистора в условиях обратного смещения (Eg > 0) (рис. 5-12). Пусть э. д. с. Eg достаточно велика и эмиттерный переход заперт. Огда тринистор превращается в транзистор п-р-п (с оборванной базой р.

который включен последовательно с сопротивлением и питается напряжением + tk- Коллекторный ток при таком включении будет током транзистора в схеме ОЭ с оборванной базой ср. с (4-70)]:

да/ко

где 3 - коэффициент передачи тока от перехода Яд к переходу Ла- Реальное запирающее смещение на эмиттерном переходе будет меньше, чем э. д. с. Eq, на величину IRe- С ростом тока 1 смещение будет уменьшаться и при некотором

токе /о, когда Eq - foRe = О, 1 J эмиттерный переход отопрется. Пос-

ле этого базовый ток будет иметь неизменную о,т рицательную величину:

г г

1б = -о = -

lg<0

(5-22)

lg>0

OanO

Рис. 5-12. Вольт-амперные характеристики тринистора при отрицательном токе базы.

которую можно считать параметром соответствующей характеристики.

Если в формуле (5-20) положить 1 = О, а = а, и подставить Ir = 7о, можно получить напряжение отпирания эмиттерного перехода:

з/о-Ь /ко

(S23)

Из формулы (5-22) очевидно, что ток отпирания /о, будучи равен параметру /б, возрастает вместе с модулем параметра. Напряжение отпирания также несколько увеличивается.

Ток обратного переключения можно найти из уравнения (5-21), считая / /д. В случае малых отрицательных токов базы ток /о.п заметно больше тока /(,. При больших токах I /g I эта разница уменьшается. Отношение 1о, /\ !(, I можно назвать коэффициентом усиления при выключении; согласно [88] он определяется значением aj{a - 1) и в обычных трикисторах не превышает 5-10. Очевидно, что с точки зрения управляемости при запирании суммарный коэффициент передачи а не следует делать намного большим единицы .

Основная тенденция при разработке современных тиристоров состоит в повышении рабочих токов и напряжений с тем, чтобы полностью заменить соответствующие газоразрядные приборы (газотроны, тиратроны, игнитроны и др.). В настоящее время рабочие токи тринисторов доходят до 1000-5000 А, а рабочие напряжения - до 2-5 кВ. При прочих равных условиях тиристоры значительно превосходят газоразрядные приборы по коэффициенту полезного действия и сроку службы при меньших габаритах и массе.

В этом отношении положительную роль играет наличие в структуре тринистора толстой базы (см. петит на с. 276).

Мощные тринисторы используются в качестве контакторов, коммутаторов тока, а также в преобразователях постоянного напряжения, инверторах и выпрямительных схемах с регулируемым выходным напряжением.

Времена переключения у тринисторов значительно меньше, чем у тиратронов. Даже у мощных приборов с токами в сотни ампер время прямого переключения составляет около 1 мкс, а время обратного переключения не превышает 10-20 мкс. Следует заметить, что наряду с конечной длительностью фронтов напряжения и тока имеют место задержки фронтов по отношению к моменту подачи управляющего импульса.

Кроме мощных тиристоров разработаны и маломощные высокочастотные варианты. В таких приборах время прямого переключения может составлять десятки, а время обратного переключения - сотни наносекунд. Столь высокое быстродействие обеспечивается малой толщиной слоев и наличием электрического поля Б толстой базе. Маломощные быстродействующие тиристоры используются в импульсных схемах, в юм числе интегральных.

5-4. УНИПОЛЯРНЫЕ (ПОЛЕВЫЕ) ТРАНЗИСТОРЫ

Униполярными называют такие транзисторы, работа которых основана па использовании основных носителей: только дырок или только электронов. С этой точки зрения обычные транзисторы, рассмотренные ранее, можно назвать биполярными, так как в них важную роль играют оба типа носителей: инжекция неосновных носителей одного знака сопровождается компенсацией образующегося заряда основными носителями другого знака.

Второй термин - полевые транзисторы характеризует механизм управления током: с помощью электрического поля (а не тока, как в биполярных транзисторах). В этом отношении униполярные транзисторы имеют много общего с электронными лампами. В английской лтературе униполярные (полевые) транзисторы носят название FET (Field Effect Transistors).

Униполярные полевые транзисторы имеют две основные разновидности. Одна из них, предложенная в 1952 г. [94], основана на использовании поля в р-п переходе; такие транзисторы мы будем называть унитроншш . Вторая разновидность, предложенная в 1963 г. [951, основана на использовании поля в диэлектрике, расположенном между пластиной полупроводника и металлической пленкой; такие транзисторы со структурой металл-диэлектрик- полупроводник называются МДП транзисторами (по начальным буквам компонентов структуры).

Унитрон. На рис. 5-13, а показана упрощенная структура унитрона с типичной плоскопараллельной конструкцией. Как

В отечественной литературе унитроны обычно называют полевыми транзисторами с р-п переходом затвора , что несколько длинно и неудобно.