Электроника:Полупроводники/Тиристоры/Тиристоры с полевым управлением: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
(Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Тиристоры с полевым...»)
 
Нет описания правки
 
(не показана 1 промежуточная версия 1 участника)
Строка 3: Строка 3:
{{Myagkij-редактор}}
{{Myagkij-редактор}}


=Тиристоры с полевым управлением<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-7/field-effect-controlled-thyristors/ www.allaboutcircuits.com - Field-effect-controlled Thyristors]</ref>=
=[[Тиристоры с полевым управлением]]<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-7/field-effect-controlled-thyristors/ www.allaboutcircuits.com - Field-effect-controlled Thyristors]</ref>=


Двумя относительно недавними технологиями, разработанными для снижения требований к «возбуждению» (отпирающему току затвора) классических тиристорных устройств, являются тиристор с МОП-управляющим затвором и МОП-управляемый тиристор.
Двумя относительно недавними технологиями, разработанными для снижения требований к «возбуждению» (отпирающему току затвора) классических тиристорных устройств, являются [[тиристор]] с [[МОП-управляющим затвором]] и [[МОП-управляемый тиристор]].


== Тиристор с МОП-управляющим затвором ==
== [[Тиристор с МОП-управляющим затвором]] ==


''Тиристор с МОП-управляющим затвором'' использует полевой МОП-транзистор для инициирования проводимости через верхний (PNP) транзистор стандартной тиристорной структуры, тем самым запуская устройство. Поскольку полевой МОП-транзистор требует пренебрежимо малого тока для «возбуждения» (т.е. его насыщения), это очень упрощает запуск тиристора в целом:
''[[Тиристор с МОП-управляющим затвором]]'' использует [[полевой МОП-транзистор]] для инициирования проводимости через верхний ([[PNP]]) [[транзистор]] стандартной тиристорной структуры, тем самым запуская устройство. Поскольку полевой [[МОП-транзистор]] требует пренебрежимо малого тока для «возбуждения» (т.е. его насыщения), это очень упрощает запуск [[тиристор]]а в целом:


[[File:III-07_10_1.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Эквивалентная схема для тиристора с МОП-управляющим затвором.|alt=Рис. 1. Эквивалентная схема для тиристора с МОП-управляющим затвором.]]
[[File:III-07_10_1.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Эквивалентная схема для [[тиристор]]а с [[МОП-управляющим затвором]].|alt=Рис. 1. Эквивалентная схема для тиристора с МОП-управляющим затвором.]]


Учитывая тот факт, что обычные тиристоры и так довольно легко «управляемы», практическое преимущество от использования ещё более чувствительного устройства (полевого МОП-транзистора) для инициирования срабатывания триггера является спорным. Кроме того, размещение полевого МОП-транзистора на входе затвора тиристора делает невозможным его выключение сигналом обратного запуска. Только слабый ток отключения может заставить это устройство перестать проводить после его отпирания.
Учитывая тот факт, что обычные [[тиристор]]ы и так довольно легко «управляемы», практическое преимущество от использования ещё более чувствительного устройства ([[полевого МОП-транзистора]]) для инициирования срабатывания [[триггер]]а является спорным. Кроме того, размещение [[полевого МОП-транзистора]] на входе [[затвор]]а [[тиристор]]а делает невозможным его выключение сигналом обратного запуска. Только слабый ток отключения может заставить это устройство перестать проводить после его отпирания.


== МОП-управляемый тиристор ==
== [[МОП-управляемый тиристор]] ==


''МОП-управляемый тиристор'', возможно, составляет бо́льшую ценность, поскольку в полностью управляемом тиристоре небольшой сигнал затвора мог бы как запускать тиристор, так и заставлять его отключаться. Такие устройства действительно существуют и обозначаются аббревиатурой ''MCT'' (от англ. '''''M'''OS '''c'''ontrolled '''t'''hyristor''). Здесь используется пара полевых МОП-транзисторов, подключённых к общему выводу затвора, один для запуска тиристора, а другой для его «отключения».
''[[МОП-управляемый тиристор]]'', возможно, составляет бо́льшую ценность, поскольку в полностью управляемом [[тиристор]]е небольшой сигнал затвора мог бы как запускать [[тиристор]], так и заставлять его отключаться. Такие устройства действительно существуют и обозначаются аббревиатурой ''[[MCT]]'' (от англ. '''''M'''OS '''c'''ontrolled '''t'''hyristor''). Здесь используется пара [[полевых МОП-транзисторов]], подключённых к общему выводу затвора, один для запуска [[тиристор]]а, а другой для его «отключения».


[[File:III-07_10_2.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Эквивалентная схема МОП-управляемого тиристора (MCT).|alt=Рис. 2. Эквивалентная схема МОП-управляемого тиристора (MCT).]]
[[File:III-07_10_2.jpg|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Эквивалентная схема [[МОП-управляемого тиристора]] ([[MCT]]).|alt=Рис. 2. Эквивалентная схема МОП-управляемого тиристора (MCT).]]


Положительное напряжение затвора (относительно катода) включает верхний (N-канальный) MOSFET, пропуская базовый ток через верхний (PNP) транзистор, который фиксирует пару транзисторов в состоянии «включено». После того, как оба транзистора полностью отпёрты, между анодом и катодом будет небольшое падение напряжения, и тиристор будет оставаться отпёртым до тех пор, пока контролируемый ток превышает минимальное значение тока (ток удержания). Однако, если приложить (-) напряжение затвора (по отношению к аноду, который находится почти на том же напряжении, что и катод в отпёртом состоянии), нижний полевой МОП-транзистор включится и «закоротит» между базой нижнего (NPN) транзистора и выводом эмиттера, тем самым заставив его отключиться. Как только NPN-транзистор отключается, PNP-транзистор теряет проводимость, и весь тиристор выключается. Напряжение затвора имеет полный контроль над проводимостью через MCT: как для включения, так и для выключения.
Положительное напряжение [[затвор]]а (относительно [[катод]]а) включает верхний (N-канальный) [[MOSFET]], пропуская базовый ток через верхний ([[PNP]]) [[транзистор]], который фиксирует пару [[транзистор]]ов в состоянии «включено». После того, как оба [[транзистор]]а полностью отпёрты, между [[анод]]ом и [[катод]]ом будет небольшое падение напряжения, и [[тиристор]] будет оставаться отпёртым до тех пор, пока контролируемый ток превышает минимальное значение тока (ток удержания). Однако, если приложить (-) напряжение [[затвор]]а (по отношению к [[анод]]у, который находится почти на том же напряжении, что и [[катод]] в отпёртом состоянии), нижний [[полевой МОП-транзистор]] включится и «закоротит» между базой нижнего ([[NPN]]) [[транзистор]]а и выводом [[эмиттер]]а, тем самым заставив его отключиться. Как только [[NPN-транзистор]] отключается, [[PNP-транзистор]] теряет проводимость, и весь [[тиристор]] выключается. Напряжение [[затвор]]а имеет полный контроль над проводимостью через [[MCT]]: как для включения, так и для выключения.


Однако по-прежнему это тиристорное устройство. Если между затвором и катодом приложено нулевое напряжение, ни один из полевых МОП-транзисторов не включится. Значит, вследствие гистерезиса, пара биполярных транзисторов останется в своём состоянии, в котором были прежде. Таким образом, короткий положительный импульс на затвор включает MCT, короткий отрицательный импульс вынуждает его отключиться, и никакое приложенное напряжение затвора не позволяет ему оставаться в том состоянии, в котором он уже находится. По сути, MCT является фиксирующей версией IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором).
Однако по-прежнему это тиристорное устройство. Если между [[затвор]]ом и [[катод]]ом приложено нулевое напряжение, ни один из [[полевых МОП-транзисторов]] не включится. Значит, вследствие [[гистерезис]]а, пара биполярных транзисторов останется в своём состоянии, в котором были прежде. Таким образом, короткий положительный импульс на [[затвор]] включает [[MCT]], короткий отрицательный импульс вынуждает его отключиться, и никакое приложенное напряжение [[затвор]]а не позволяет ему оставаться в том состоянии, в котором он уже находится. По сути, [[MCT]] является фиксирующей версией [[IGBT]] ([[биполярный транзистор с изолированным затвором]]).


== Итог ==
== Итог ==


*''Тиристор с МОП-управляющим затвором'' использует N-канальный МОП-транзистор для отпирания тиристора, что приводит к чрезвычайно низкому требованию к силе тока затвора.
* ''[[Тиристор с МОП-управляющим затвором]]'' использует [[N-канальный МОП-транзистор]] для отпирания [[тиристор]]а, что приводит к чрезвычайно низкому требованию к силе тока [[затвор]]а.
*''МОП-управляемый тиристор'' (''MCT'') использует два МОП-транзисторов для полного контроля над тиристором. Положительное напряжение затвора запускает устройство; отрицательное напряжение затвора заставляет его выключиться. Нулевое напряжение затвора позволяет тиристору оставаться в том состоянии, в котором он был ранее (отпёртом или запертом).
* ''[[МОП-управляемый тиристор]]'' (''[[MCT]]'') использует два [[МОП-транзистор]]ов для полного контроля над [[тиристор]]ом. Положительное напряжение [[затвор]]а запускает устройство; отрицательное напряжение [[затвор]]а заставляет его выключиться. Нулевое напряжение [[затвор]]а позволяет [[тиристор]]у оставаться в том состоянии, в котором он был ранее (отпёртом или запертом).


=См.также=
=См.также=


{{ads}}
 


=Внешние ссылки=
=Внешние ссылки=
Строка 38: Строка 38:
<references />
<references />


{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Портал/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}

Текущая версия от 21:45, 22 мая 2023

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Тиристоры с полевым управлением[1]

Двумя относительно недавними технологиями, разработанными для снижения требований к «возбуждению» (отпирающему току затвора) классических тиристорных устройств, являются тиристор с МОП-управляющим затвором и МОП-управляемый тиристор.

Тиристор с МОП-управляющим затвором

Тиристор с МОП-управляющим затвором использует полевой МОП-транзистор для инициирования проводимости через верхний (PNP) транзистор стандартной тиристорной структуры, тем самым запуская устройство. Поскольку полевой МОП-транзистор требует пренебрежимо малого тока для «возбуждения» (т.е. его насыщения), это очень упрощает запуск тиристора в целом:

Рис. 1. Эквивалентная схема для тиристора с МОП-управляющим затвором.
Рис. 1. Эквивалентная схема для тиристора с МОП-управляющим затвором.

Учитывая тот факт, что обычные тиристоры и так довольно легко «управляемы», практическое преимущество от использования ещё более чувствительного устройства (полевого МОП-транзистора) для инициирования срабатывания триггера является спорным. Кроме того, размещение полевого МОП-транзистора на входе затвора тиристора делает невозможным его выключение сигналом обратного запуска. Только слабый ток отключения может заставить это устройство перестать проводить после его отпирания.

МОП-управляемый тиристор

МОП-управляемый тиристор, возможно, составляет бо́льшую ценность, поскольку в полностью управляемом тиристоре небольшой сигнал затвора мог бы как запускать тиристор, так и заставлять его отключаться. Такие устройства действительно существуют и обозначаются аббревиатурой MCT (от англ. MOS controlled thyristor). Здесь используется пара полевых МОП-транзисторов, подключённых к общему выводу затвора, один для запуска тиристора, а другой для его «отключения».

Рис. 2. Эквивалентная схема МОП-управляемого тиристора (MCT).
Рис. 2. Эквивалентная схема МОП-управляемого тиристора (MCT).

Положительное напряжение затвора (относительно катода) включает верхний (N-канальный) MOSFET, пропуская базовый ток через верхний (PNP) транзистор, который фиксирует пару транзисторов в состоянии «включено». После того, как оба транзистора полностью отпёрты, между анодом и катодом будет небольшое падение напряжения, и тиристор будет оставаться отпёртым до тех пор, пока контролируемый ток превышает минимальное значение тока (ток удержания). Однако, если приложить (-) напряжение затвора (по отношению к аноду, который находится почти на том же напряжении, что и катод в отпёртом состоянии), нижний полевой МОП-транзистор включится и «закоротит» между базой нижнего (NPN) транзистора и выводом эмиттера, тем самым заставив его отключиться. Как только NPN-транзистор отключается, PNP-транзистор теряет проводимость, и весь тиристор выключается. Напряжение затвора имеет полный контроль над проводимостью через MCT: как для включения, так и для выключения.

Однако по-прежнему это тиристорное устройство. Если между затвором и катодом приложено нулевое напряжение, ни один из полевых МОП-транзисторов не включится. Значит, вследствие гистерезиса, пара биполярных транзисторов останется в своём состоянии, в котором были прежде. Таким образом, короткий положительный импульс на затвор включает MCT, короткий отрицательный импульс вынуждает его отключиться, и никакое приложенное напряжение затвора не позволяет ему оставаться в том состоянии, в котором он уже находится. По сути, MCT является фиксирующей версией IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором).

Итог

См.также

Внешние ссылки