Полностью управляемые тиристоры (запираемые, выключаемые, двух операционные, GTO- тиристоры)

У обычных тиристоров можно управлять моментом включения, но нельзя управлять моментом окончания токовой проводимости. В связи с этим использование тиристоров в цепях постоянного тока, а также в инверторах требует применения специальных средств (схемы индуктивно-емкостных контуров коммутации), гасящие ток.

Рис. 7.9. Условное графическое обозначение запираемого тиристора

В запираемых тиристорах положительным управляющим импульсом обеспечивается перевод тиристора в проводящее состояние, а отрицательным импульсом - выключение тиристора.

ВАХ запираемого тиристора аналогична ВАХ обычного тиристора, аналогичен и процесс включения.

Запираемый тиристор имеет такую же четырехслойную структуру, что и обычный тиристор. Поэтому к ним применим транзисторный аналог. При подаче отрицательного импульса тока управления в базовый слой структуры уменьшается заряд в обоих базах транзисторов, при этом снижении все составляющие тока тиристора, и он включается.

Переходный процесс выключения током в цепи управления происходит в три этапа:

1) при протекании тока I_A=const подается ток в цепи управления. При этом I_к=(I_а-I_у). Чтобы первый этап перешел во второй необходимо определенное значение тока запирания намного большего значения тока включения (I_{у закр}>>I_{у вкл}). Значение тока запирания и тока анода связаны значением коэффициента усиления включения

Обычно G@3¸5;

Рис. 7.10. Переходные процессы при выключении запираемого тиристора

2) второй этап характеризуется резким снижением токов I_А и I_К. В течение этого этапа происходит дальнейшее снижение концентрации носителей в обеих базах структуры. Этап заканчивается тогда, когда эта концентрация становится равной нулю;

3) на третьем этапе происходит рассасывание не основных носителей и ток тиристора снижается до нуля.

Основное отличие запираемых тиристоров от обычных (не запираемых) заключается в ином расположении горизонтальных и вертикальных слоев с n- p-проводимостями.

Наибольшему изменению подверглось устройство катодного n-слоя, он разбит на несколько сотен элементарных ячеек равномерно распределенных по площади и соединенных параллельно. Такое исполнение вызвано стремлением обеспечить равномерное снижение по всей площади полупроводниковой структуры при включении прибора.

Базовый p-слой, не смотря на то, что выполнен как единое целое, имеет большое число контактов управляющего перехода, так же равномерно распределенных по площади и соединенных параллельно. Базовый n- слой выполнен аналогично, соответственно условиям обычного тиристора.

Анодный слой имеет шунты (зоны с n-типом проводимости), соединяющие n-базу с анодным контактом через небольшое распределение сопротивления. Анодные шунты предназначены для снижения времени включения прибора за счет улучшения условий извлечения зарядов из базовой n-области.

Запираемые тиристоры изготавливают в штыревых и таблеточных корпусах, устанавливаемых на типовых охладителях.