переключателя.) Другое важное преимущество этих приборов, вытекающее из их уникальных тепловых свойств и позволяющее упростить конструкцию мощных ПТ, станет понятным после обсуждения различных методов .их изготовления в гл. 3.

Наконец, последним преимуществом ПТ, связанным с тепловыми свойствами, которое подробно описывается в гл. 4, является отсутствие вторичного пробоя. Для полной оценки этого преимущества на рис. 1.7 сравниваются области безопасной работы

I или 1 Ктах max

Рис. 1.7. Области безопасной работы мощного полевого и биполярного транзисторов

Ig и (ПТ) или Ig (БТ)

(ОБР) мощиых полевого и биполярного транзисторов, максимальные токи и напряжения которых взяты для наглядности одинаковыми.

1.2.2. Сравнение тиристора и мощного полевого транзистора

Тиристор принадлежит к приборам со структурой типа р-п-р-п. Из условного изображения структуры и упрощенной эквивалентной схемы на рис. 1.8 видно, что тиристор относится к классу биполярных транзисторов, а точнее, к классу четырех-слойных приборов с чередующимся типом электропроводности. По принципу работы он представляет собой выпрямитель, способный пропускать ток только в одном направлении. Подобно ПТ, он имеет управляющий электрод. Как выпрямитель, тиристор отличается тем, что без инжекции неосновных рабочих носителей через управляющий электрод он не отпирается. Как видно из упрощенной модели, управляющий электрод тиристора совершенно аналогичен базе биполярного транзистора, но имеет одно необычное ограничение: с его помощью тиристор можно отпереть, но нельзя запереть!

1.2.2.1., Недостатки тиристора по сравнению с мощными полевыми транзисторами. Хотя тиристор может коммутировать сигналы мощностью в несколько мегаватт при больших рабочих напряже-

ниях, он имеет один серьезный недостаток - большое время выключения. Чтобы запереть тиристор, мы должны прервать или уменьшить его прямой ток на достаточно большой период времени, за который неравновесные основные рабочие носители успели бы рекомбинировать (электронно-дырочные пары) или рассосать-

Анодр-

р-п-р -.

Управляющий ° электрод

п-р-п

Нагрузка

9 I I

Катод i------1

Анод Управ- Катод ляющий электрод

Управляющий электрод

6 Катод

Рис. 1.8. Эквивалентная схема, условное изображение структуры тиристора и его

обозначение

ся. Пока ток через структуру не заблокирован, тиристор будет оставаться отпертым. В схемах коммутации переменного тока синусоидальное напряжение смещает тиристор в обратном направлении и тем самым запирает его. При этом для поддержания функционирования прибора на его управляющий электрод в каждом полупериоде должен подаваться отпирающий импульс.

В цепях постоянного тока приходится прибегать к дополнительным схемам для снижения анодного тока и возвращения тиристора в запертое состояние. Поскольку запирание связано с рекомбинацией носителей (как у биполярного транзистора), скорость переключения тиристора при использовании любого из описанных методов значительно меньше, чем у мощного ПТ. Полное Бремя выключения тиристора средней мощности составляет несколько микросекунд, тогда как у мощного ПТ, оно исчисляется наносекундами.

1.2.3. Сравне: яе мощного полевого транзистора и симистора

Симистор (или двунаправленный тиристор) очень близок по своей структуре к тиристору, но, в отличие от него, способен пропускать ток в обоих направлениях. Как видно из рис. 1.9, симистор тоже представляет собой прибор с тремя электродами, однако при работе в схемах переменного тока его проводящее состояние не ограничивается временем, меньшим полупериода, как у тиристора. К сожалению, симистор также имеет большие времена переключения и, кроме того, требует специальной защиты от са-

мовключения при быстрых изменениях напряжения на подводящих шинах. В реальяы.х устройсБвах симисБор шунтируют схемами подавления таких процессов, что способствует предотвращению ложных срабатываний цри слишком больших реактивных нагрузках.

Основной электрод 2

Основной -о электрод 1

3 Управляющий электрод

о Управляющий

/ электрод

Рис. 1.9. Структура и условное обозначение симистора

Заканчивая разговор о тиристорах, можно напомнить, что они очень чувствительны к повышению температуры и поэтому требуют обеспечения соответствующего теплоотвода.

В гл. 5 мы подробнее оспанавимся на применении мощиых ПТ в источниках питания, где до недавнего времени доминирующую роль играли как тиристоры, так и симисторы.

1.2.4. Сравнение мощного полевого транзистора и схемы Дарлингтона

Если бы нам требовалось смоделировать электрические характеристики мощного ПТ с помощью биполярных транзисторов, то, очевидно, наиболее близкой аналогией, которой мы могли бы воспользоваться, была бы схема Дарлингтона (рис. 1.10). Этот сдвоенный эмиттерный повторитель обеспечивает не только высокое входное сопротивление, но и большой коэффициент усиления, характерный для мощного ПТ. Выбрав подходящие биполярные транзисторы, можно по- бо-лучить коэффициент усиления по току в несколько тысяч и входное сопротивление, измеряемое в тысячах ом.

Хотя схемы Дарлингтона и находят очень э

широкое применение, но они обладают тре- Рис. 1.10. Схема Дар-мя недостатками, которые в конце концов липгтопа

приведут к их замене мощными ПТ.

1.2.4.1. Недостатки схемы Дарлингтона по сравнению с мощным полевым транзистором. Вспомнив недостатки мощного биполярного транзистора, о которых говорилось в подразд. 1.2.1,