if, А 500C\

4000

3000

2000

lOOOV-

AH-2000 e

АЧт-ТООО

SSiR63

BSA1508 ®

BS1112 0

2000

tooo

6000 (J„fi

Рис. 2.2. Токи и напряжения наиболее мощных диодов:

5Si7?67/S5i7?63-быстродействующие диоды; BS 1508-лавинный диод; КПЯб, DSUU- низкочастотные диоды; ДЧ143-1000, ДЧ-2000-отечественные быстродействующие диоды

И напряжению показан на рис. 2.2. Следует отметить, что приборы на ток более 1000 А изготавливают, как правило, из кремниевых слитков диаметром 100 мм и более. При этом значения прямого падения напряжения для всех типов силовых диодов лежат обычно в пределах 1,5 - 2,5 В. Отсюда ясно, что диоды всех типов работают при близких значениях плотности тока через прибор, т. е. увеличение прямого тока диода достигается увеличением его рабочей площади. В свою очередь, повыщение напряжения, выдерживаемого диодами, достигается увеличением сопротивления исходного материала и увеличением толщины кремниевой пластины, Ясно, что рост толщины пластины приводит к увеличению прямого падения напряжения и к увеличению накопленного заряда. Это означает, что улучшение запирающихся свойств диода приводит к ухудшению его динамических характеристик и характеристик открытого состояния, и наоборот (см. рис. 2.3, а-в заимствованный из работы [2.4]). Поэтому разработчики сильноточных и высоковольтных диодов в процессе разработки всегда стоят перед задачей добиться такого сочетания электрофизичес-

Эти данные, а также аналогичные данные по тиристорам (см. рис. 2.5) приводятся авторами с разрешения Н. Н. Крюковой, предоставивщей их в наще распоряжение.

2000-1500 -

1000-

500 -О

J I I I I

1 2 3 If S W„ a)

< 3

-I-1 I L

J I r I r

г,о Uj,b

2 Ч 6 в

Рис. 2.3. Соотношения между основными параметрами диодов (напряжение XJtm дано при /гм=800А, р„=50Ом-см)

ких и геометрических характеристик прибора, чтобы он в наилучшей степени удовлетворял требованиям заказчика.

Заметим, что современная технология позволяет так изготовить силовой диод, чтобы избежать резкого спада обратного тока в процессе обратного восстановления, что позволяет избежать значительных перенапряжений при выключении диода. Такие диоды называют приборами с мягким восстановлением [2.4].

Другой разновидностью диодов являются так называемые лавинные диоды. В этих диодах за счет применения особой конструкции р-п перехода и специальных технологических приемов создаются условия, гарантирующие развитие контролируемого процесса лавинообразования в объеме структуры на достаточно большой площади р-п перехода. Благодаря этому лавинные диоды при напряжении лавинообразования (см. рис. 2.1, точка F) способны кратковременно (10-100 мкс) пропускать относительно большие обратные токи - около 0,01-0,1 от допустимого тока диода в прямом направлении. Следует иметь в виду, что для нелавинных диодов превышение максимально допустимого для них напряжения (рис. 2.1, точка С) практически мгновенно приводит к пробою диода.

Основные электрические параметры силовых тиристоров. На рис. 2.4 представлены прямая и обратная ВАХ тиристора. Точки А-С и F на обратной ветви имеют тот же смысл, что и для диодов. При приложении к тиристору прямого напряжения его ВАХ имеет две ветви-одну для закрытого, другую для открытого состояния. Точка на ВАХ соответствует напряжению переключения тиристора (С/во) когда при нулевом управляющем сигнале тиристор переходит из закрытого состояния в открытое. Класс тиристора определяют по минимальному из напряжений С/до и С/вк при комнатной и максимально допустимой температуре. На ветви ВАХ, отвечающей включенному состоянию прибора, имеется точка предельного тока тиристора /г(лк) который определяют -так же, как и у диодов. Предельному току соответст]дует им-

Uto Utm

Ubo tJ-T

Рис. 2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора:

а-обратная ветвь; б-прямая ветвь в закрытом состоянии; в-прямая ветвь в открытом состоянии

пульсное напряжение в открытом состоянии Utm-мгновенное значение прямого напряжения при токе, равном п1т(аг)-Импульсное напряжение в открытом состоянии определяет типономинал тиристора и выделяет приборы с малым значением t/тм- рис. 2.4 показано, также как определять параметры линейной аппроксимации ВАХ: Uto и г.

Динамические свойства тиристора в значительной степени характеризуются временами его включения tg, и выключения t.

Время включения-это наибольшее время переключения тиристора из закрытого состояния в открытое при приложении к его управляющему электроду отпирающего сигнала (интервал времени между моментом приложения отпирающего сигнала и моментом, когда ток открытого состояния достигает заданного значения). Время включения определяет типономинал быстровключающихся тиристоров, вьщеляет быстровключаю-щиеся тиристоры из всей совокупности тиристоров, а в сочетании с временем выключения определяет быстродействующие тиристоры.

Время выключения-это наибольшее время переключения тиристора из открытого состояния в закрытое (интервал времени между моментом перехода спадающего тока открытого состояния тиристора через нуль и моментом, когда к тиристору может быть приложено напряжение закрытого состояния без самопроизвольного перехода тиристора в открытое состояние). Время выключения выделяет быстровык-38