Tiristorul

TIRISTORUL

1. STRUCTURA pnpn

Un tiristor este realizat dintr o placuta de siliciu monocristalin, în care se formeaza patru regiuni dopate succesiv cu impuritati donoare si acceptoare.

Fig. 1. Structura de baza a dispozitivelor cu mai mult de doua jonctiuni

Regiunile dinspre exterior se numesc anod (p1) si catod (n2).

Regiunile dinspre interior sunt denumite baze, deosebindu se o baza groasa (regiunea n1) si o baza subtire (regiunea p2) aceste denumiri fiind justificate de dimensiunile uzuale întâlnite în realizarea tehnologica a acestor dispozitive.

Daca pe anod se aplica o tensiune pozitiva în raport cu catodul (Uac>0) tensiunea se distribuie pe cele trei jonctiuni cu polaritatile din fig.2.

Regiunile p1 si n2 joaca rolul unor emitoare care injecteaza purtatori minoritari în cele doua baze: emitorul injecteaza goluri în baza groasa (n1); emitorul n2 injecteaza electroni în baza subtire (p2).Prin structura circula doua fluxuri de purtatori: un flux de goluri ce pleaca din emitorul p1 (prin baza n1) spre baza p2 si un flux de electroni ce pleaca din emitorul n2 (prin baza p2) spre baza n1.

O parte din goluri si din electroni se recombina în cele doua baze, restul purtatorilor ajungând la jonctiunea centrala (J2) care functioneaza astfel ca o jonctiune de colector. Existenta celor doi curenti de purtatori de semn diferit a condus la ideea înlocuirii structurii pnpn printr o combinatie de doua tranzistoare complementare. Tranzistorul T1 (pnp) este echivalent regiunilor p1n1p2, iar tranzistorul T2 (npn) este echivalent regiunilor n2p2n1.

Fig. 2. Înlocuirea structurii pnpn cu doua tranzistoare complementare

În cazul în care tensiunea anodica este pozitiva cele doua tranzistoare sunt polarizate normal.

Fig. 3. Distributia curentilor prin tranzistoarele echivalente tiristorului

Daca electrodul de poarta este în gol (iG=0) sunt valabile urmatoarele ecuatii:

Întrucât iB2 = iC2 rezulta:

- 1 factorul de amplificare în curent al tranzistorului T1;

- 2 factorul de amplificare în curent al tranzistorului T2;

- 1Ia curentul datorat golurilor (injectate de emitorul p1) care ajung la jonctiunea de colector;

- 2Ia curentul datorat electronilor (injectati de emitorul n2) care ajung la jonctiunea de colector.

Ico curentul rezidual al jonctiunii centrale (curent care ar trece prin jonctiune în absenta celorlalte doua jonctiuni).

Relatia finala: (1)

Daca se injecteaza un curent iG prin electrodul de comanda atunci:

de unde rezulta relatia: (2)

Amorsarea structurii pnpn are loc atunci când curentul anodic dat de ecuatiile (1) sau (2) tinde sa creasca la infinit, adica: