2. Трехэлектродные тиристоры (тринисторы)

Тринистор – это тиристор, имеющий три внешних вывода (анод, катод и управляющий электрод).

От дополнительного внешнего источника Е_у за счет тока управления I_у через управляющий электрод (УЭ) в базу р₂ вводится дополнительное количество основных носителей – дырок (рис. 3.3, а), что позволяет включить тринистор при меньшем значении U_вкл чем динистор (рис. 3.3, б). Подавая через вывод УЭ прямое напряжение на переход П3, работающий в прямом направлении, можно регулировать значение U_вкл.

Эти основные свойства тринистора отражаются вольтамперными характеристиками, приведенными на рис. 3.3, б для различных токов управляющего электрода I_у. Чем больше этот ток, тем требуется меньшее напряжение U_вкл на тиристоре, для того чтобы начался процесс отпирания прибора. Наиболее высокое напряжение U_вкл соответствует отсутствию тока управляющего электрода (I_у = 0), когда тринистор по сути превращается в динистор. И наоборот, при значительном токе I_у = I_у.с (ток спрямления) характеристика тринистора приближается к характеристике прямого тока обычного диода.

Условие включения триодного тиристора:

(3.1)

где I_выкл – ток выключения – минимальный прямой ток, поддерживающий тиристор во включенном состоянии непосредственно после его включения и снятия управления.

Особенностью тринистора является то, что будучи включенным, он находится в таком состоянии сколь угодно долго, даже при снятии управляющего напряжения. Это свойство позволяет включать тринистор с помощью коротких импульсов тока и тем самым значительно снизить затраты энергии на управление тиристором.

Для выключения тринистора необходимо уменьшить прямой ток до значения I_пр < I_уд (где I_уд – ток удержания – минимальный прямой ток, который не выключает тиристор, протекая через него при разомкнутой цепи управления) или подать на прибор напряжения обратной полярности. Если тиристор включен в цепь источника переменного напряжения, то его переключение из проводящего состояния в запертое происходит автоматически при переходе положительной полуволны напряжения через нуль.

3. Симметричные тиристоры (симисторы)

Симистор (симметричный тиристор) – это полупроводниковый прибор, имеющий одинаковые ВАХ при различных полярностях приложенного напряжения и, проводящий ток в обоих направлениях. Альтернативное название симистора – триак.

Основой симистора является кремниевая монокристаллическая структура, состоящая из пяти областей с чередующимся типом электропроводности, которые образуют четыре р-п перехода (рис. 3.4, а).

Если на неуправляемый симистор подать напряжение плюсом на область п₁ и минусом на область п₃, то р-п переход П1 окажется включенным в обратном направлении, и ток, проходящий через него, будет очень мал. Весь ток через симистор при такой полярности приложенного напряжения будет проходить через область р₁. Четвертый р-п переход П4 будет включен в прямом направлении и при достаточном значении напряжения через него будет происходить инжекция электронов.

Таким образом, при выбранной полярности внешнего напряжения рабочая часть тиристора представляет собой структуру р-п-р-п, в которой происходят те же процессы, что и в обычном динисторе, приводящие к переключению его из закрытого состояния в открытое и обратно. При обратной полярности, показанной знаками в скобках, ток течет в обратном направлении. Работа симистора иллюстрируется вольтамперной характеристикой, симметричной относительно начала координат (рис. 3.4, б).

Роль неуправляемого симистора (рис. 3.1, б) могут выполнять два динистора, включенных встречно-параллельно (рис. 3.4, в).

Более широкое применение нашли управляемые симисторы, в которых от одной из областей с электропроводностью р-типа сделан вывод – управляющий электрод (рис. 3.5). Симисторы применяют в цепях переменного тока в качестве элементов, регулирующих напряжение, мощность.