تیریستور یا یكسو كننده قابل كنترل p-n-p-n

دانلود مقاله درباره یریستور و دیودها و گیت ها و یکسوکننده های قابل کنترل

*تیریستور یا یكسو كننده قابل كنترلp-n-p-n

1-1-تیریستور (یا یكسو كننده قابل كنترل p-n-p-n )

تیریستور یك وسیله نیمه هادی چهار لایه سه اتصالی با سه خروجی است و از لایه های نوع p و n سیلیكونی كه به طور متناوب قرار گرفته اند ساخته شده اند .. ناحیه p انتهایی آند ، ناحیه n انتهای كاتد و ناحیه p داخلی دریچه یا گیت[1] است . آند از طریق مدار به طور سری به كاتد وصل می شود . این وسیله اساساً یك كلید است و همواره تا زمانی كه به پایانه های آند و دریچه ولتاژ مثبت مناسبی به كاتد اعمال نشده است در حالت قطع (حالت ولتاژ مسدود كننده ) باقی می ماند و امپدانس بینهایتی از خود نشان خواهد داد . در حالت وصل و عبور جریان بدون احتیاج به علامت[2] (یا ولتاژ) بیشتری روی دریچه به عبور جریان ادامه خواهد داد . در این حالت به طور ایده آل هیچ امپدانسی در مسیر جریان از خود نشان نمی دهد . برای قطع كلید و یا برگرداندن تیریستور به حالت خاموشی بایستی روی دریچه علامت و یا ولتاژی نباشد و جریان در مسیر آند به كاتد به صفر تقلیل یابد . تیریستور عبور جریان را فقط در یك جهت امكان پذیر می سازد .

اگر به پایانه های تیریستور ولتاژ بایاس خارجی اعمال نشود ، حاملهای اكثریت در هر لایه تا زمانی كه ولتاژ الكتروستاتیكی داخلی[3] به وجود آمده از انتشار بیشتر حاملها جلوگیری كند ، منتشر می شوند . اما بعضی از حاملهای اكثریت انرژی كافی جهت عبور از سد تولید شده توسط میدان الكتریكی ترمزكن[4] هر اتصال را دارد . این حاملها پس از عبور ، تبدیل به حاملهای اقلیت می شوند و می توانند با حاملهای اكثریت تركیب شوند . حاملهای اقلیت هر لایه نیز می توانند توسط میدان الكتریكی ثابتی در هر یك از اتصالها شتابدار شوند ، ولی چون در این حالت (از خارج ولتاژی اعمال نمی شود) مدار خارجی وجود ندارد مجموع جریانهای حاملهای اقلیت و اكثریت بایستی صفر شود .

حال اگر یك ولتاژ بایاس با یك مدار خارجی برای حمل جریانهای داخلی منظور شود ، این جریان ها شامل قسمتهای زیر خواهند
بود.

جریان ناشی از :

1-عبور حاملهای اكثریت (حفره ها ) از اتصال

2-عبور حاملهای اقلیت از اتصال

3-حفره های تزریق شده به اتصال كه از طریق ناحیه n اشاعه
می یابند اتصال را قطع می كند .

4-حاملهای اقلیت از اتصال كه از طریق ناحیه n اشاعه یافته و از اتصال عبور كرده است . عیناً نیز از شش قسمت و از چهار قسمت تشكیل خواهد یافت .

برای تشریح اصول كار تیریستور از دو روش متشابه[5] مدلهای دیودی و یا دو ترانزیستوری می توان استفاده كرد .

(الف) مدلهای دیودی تیریستور

تیریستور كه یك نیمه هادی سه اتصالی ، شبیه سه دیودی است كه به طور سری اتصال یافته اند . اگر دریچه بایاس نشود ولی به دو سر آند و كاتد ولتاژ بایاسی اعمال شود این ولتاژ هر قطبیتی[6] كه داشته باشد همواره حداقل یك اتصال معكوس بایاس شده ، وجود خواهد داشت تا از هدایت تیریستور جلوگیری كند .

اگر كاتد توسط ولتاژ منبع تغذیه (نسبت به آند ) منفی شود و دریچه نسبت به كاتد به طور مثبت بایاس شود لایه p دریچه توسط كاتد از الكترون لبریز می شود و خاصیت خودش را به عنوان لایه p از دست می دهد . در نتیجه تیریستور به دیود هدایتی معادلی تبدیل می شود .

(ب)مدل دو ترانزیستوری تیریستور

پولك p-n-p-n را می توان به صورت دو ترانزیستور با دو ناحیه پایه در نظر گرفت . كلكتور ترانزیستور n-p-n ، جریان محركی برای پایه ترانزیستور p-n-p كه جریان كلكتورش اضافه جریان دریچه به مثابه جریان محرك[7] پایه ترانزیستور n-p-n است ، مهیا كند .

برای روشن كردن تریستور جریان دریچه به جزء خیلی حساس ترانزیستور n-p-n از اتصال p-n-p-n اعمال می شود . اولین ده درصد افزایش جریان آند ، در اصل جریان كلكتور ترانزیستور n-p-n است . پایه n ترانزیستور p-n-p توسط جریان كلكتور ترانزیستور n-p-n باردار می شود . در نتیجه فیدبك مثبتی توسط جریان كلكتور ترانزیستور p-n-p به منظور افزایش بارهای ایجاد شده در پایه p ترانزیستور n-p-n دایر می شود . به این ترتیب جریان تیریستور شروع به افزایش می كند ، به سرعت به مقدار اشباع می رسد و جریان تیریستور فقط توسط امپدانس بار محدود
می شود .

بهتر است به منظور تشریح مشخصه و خواص تیریستور حالتهای مختلف آن را (از نظر بایاس ) مورد بررسی قرار دهیم .

[1] -Gate 2-signal

[3]-Built – in voltage 2-Retarding electric field

[5] -Analogue 2-Polarity

[7] -Drive