Электроника:Полупроводники/Тиристоры/Тиристоры с полевым управлением: различия между версиями
Valemak (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Тиристоры с полевым...») |
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
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 | ''[[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 | [[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 | 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 | ''[[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 | 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 | 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 | * ''[[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- | * ''[[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= |
Версия от 12:47, 9 октября 2021
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:
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».
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
- Тиристор с МОП-управляющим затвором использует N-канальный МОП-транзистор для отпирания тиристора, что приводит к чрезвычайно низкому требованию к силе тока затвора.
- 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).
См.также
Внешние ссылки