Структура тиристора или SCR (кремниевого управляемого выпрямителя)

Как следствие, тиристор имеет три p-n перехода, а не один как у диода и не два, как у транзистора.

Эти три p-n перехода обычно обозначаются J₁, J₂ и J₃. Они нумеруются последовательно, начиная со стороны анода.

Материалы тиристоров

Хотя существует возможность использовать большое количество различных материалов для изготовления тиристоров, кремний является наиболее популярным. Торговое наименование этого типа приборов - кремниевый управляемый выпрямитель (SCR: siliconcontrolledrectifyer) - так же показывает, что кремний является наиболее популярным материалом.

Кремний обеспечивает хорошую тепловую проводимость и способность выдерживать высокие токи и напряжения. Другим преимуществом является то, что технологические процессы для кремния являются более отработанными, а следовательно более дешевыми, чем для других материалов.

Однако, другие материалы, включая карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN), алмаз (С) и арсенид галлия (GaAs) так же изучались и согласно данным исследований показывают многообещающие свойства в экстремальных условиях высоких мощностей, температур и рабочих частот. Однако кремний остается самым популярным веществом.

СТРУКТУРА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ДЛЯ ТИРИСТОРОВ

Концентрация примеси варьируется между различными слоями тиристора. Концентрация примеси в катод самая высокая. Затвор и анод имеют меньшую концентрацию примесей, а самая низкая концентрация примеси в центральном слое n-типа. Это самый толстый слой и вместе с низкой концентрацией примеси эти два фактора обеспечивают высокое рабочее обратное напряжение тиристора. Менее толстый слой приводил бы к пробою прибора при меньших напряжениях.

 

Структура тиристора на уровне полупроводника

С учетом очень высоких токов и мощностей, для переключения которых используются некоторые тиристоры, тепловые вопросы оказываются одними из самых важных. Анод тиристора или управляемого кремниевого выпрямителя обычно соединен с корпусом, поскольку вывод затвора должен быть подключен отдельно. Это решение обеспечивает отвод тепла от кристалла к корпусу. Кроме вопросов выбора материалов для тиристора очень тщательного рассмотрения требует вопрос отвода тепла, иначе прибор может перегреться и выйти из строя.

 

Конструкция ассиметричного тиристора

Ассиметричный тиристор характеризуется тем, что называется катодными и анодными короткими замыканиями. Из рисунка можно увидеть, что катод соединен с n+ и p зонами, а анод - с p+ и n зонами для анода.

Короткое замыкание между p и n зонами создает эффект резистора между переходами, например между катодом и затвором. Это создает ряд эффектов, снижая время жизни носителей заряда и время переходных процессов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

· Управляемые кремниевые выпрямители (SCR тиристоры) являются наиболее распространенным членом в тиристорном семействе четырехслойных диодов.

· Положительный импульс, приложенный к управляющему выводу SCR тиристора, приводит его к состоянию проводимости. Проводимость продолжается, даже если импульс на управляющем электроде пропадет. Проводимость прекращается, только когда напряжение между анодом и катодом падает до нуля.

· SCR тиристоры чаще всего используются с источниками переменного тока (или импульсными источниками) из-за своей непрерывной проводимости.

· Запираемый тиристор (GTO) пожет быть выключен подачей отрицательного импульса на управляющий электрод.

· SCR тиристоры могут коммутировать мегаватты мощности, до 5600 А и 10 000 В.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://reverse-pcb.ru/publ/ehlektronnye_komponenty/teorija_i_rabota_tiristora/10-1-0-20

 

2. http://reverse-pcb.ru/publ/ehlektronnye_komponenty/konstrukcija_i_izgotovlenie_tiristora/10-1-0-19

 

3. http://reverse-pcb.ru/publ/ehlektronnye_komponenty/chto_takoe_tiristor_ili_scr_kremnievyj_upravljaemyj_vyprjamitel/10-1-0-18