Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Силовые полупроводниковые приборы

0 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143


I Pi

>-o

Рис. 1.13. Модель, поясняющая процесс распространения включенного состояния тиристора

поверхности р-п переходов достаточно велико и ток управления Ig не может равномерно протекать по всей площади структуры, локализуясь вблизи границы контакта электрода управления с базовым слоем р-

Тиристор с определенным диаметром полупроводниковой структуры можно представить состоящим из параллельно соединенных элементарных тиристоров со структурами меньшего диаметра (рис. 1.13). При подаче на управляющий электрод тиристора отпирающего напряжения оно будет приложено к некоторому числу элементарных тиристоров, примьгеающих к управляющему электроду непосредственно, а ко всем остальным-через эквивалентные сопротивления г, связывающие элементарные тиристоры. Следовательно, через управляющие электроды первой группы тиристоров в начальный момент будет проходить управляющий ток, больший, чем через все остальные. Это приведет к тому, что элементарные тиристоры, непосредственно примыкающие к управляющему электроду, раньше, чем все остальные, накопят заряд gp и включатся, после чего через них будет протекать весь анодный ток включающего тиристора.

Представленные на рис. 1.14 схемы [1.2] иллюстрируют процесс распространения анодного тока тиристора по всей площади его полупроводниковой структуры. На рис. 1.14, о показан тиристор в закрытом (непроводящем) состоянии при приложении прямого напряжения. На эквивалентной схеме этого рисунка переходы двух произвольных частей структуры тиристора изображены в виде диодов с отдельно показанными емкостями переходов. Соответствующие базовые слои соединены между собой через резисторы г, отображающие сопротивление этих слоев структуры между двумя рассматриваемыми ее частями. Диоды, смещенные в прямом направлении, полностью заштрихованы.

При подаче управляющего (отпирающего) тока Iq ближайшая к управляющему электроду часть структуры переключается в проводящее состояние и напряжение на ней между анодом и катодом начинает падать (рис. 1.14,6). В частях



Q i Q >

i£zg «f

"L

/16-1-

h 12

Рис. I. 14. К вопросу о физической сущности эффекта dijdt

структуры, удаленных от управляющего электрода, быстрое падение напряжения на включившейся части структуры приводит к тому, что заряд коллекторного перехода уг частично перераспределяется между эмиттерными переходами у\ и уз, вызывая уменьшение обратного смещения коллекторного перехода Уг и изменение смещения эмиттерных переходов у и уз с прямого на обратное. В итоге возникает разность потенциалов вдоль базовых слоев структуры, вызывающая разряды емкостей переходов и протекание токов в направлениях, указанных на рис. 1.14,6. Эти токи представляют собой продольные токи основных носителей заряда в базовых слоях полупроводниковой структуры тиристора, действие которых по отношению частей структуры, удаленных от места контакта управляющего электрода и базового слоя р2, аналогично действию соответствующих токов управления, подаваемых в данном случае одновременно в оба базовых слоя полупроводниковой структуры. По мере того как в очередных зонах базовых слоев структуры тиристора накапливается критический заряд gp, происходит включение очередной области структуры и анодный ток тиристора распространяется по ее площади. Реальная скорость распространения включенного состояния V полупроводниковой структуры тиристора зависит от плотности тока, геометрии прибора, от его электрофизических параметров и т. д. [1.9]. Зависимость v от у обычно описывают [1.9] логарифмической функцией

v = Ci\nj+C2

(1-9) 25



-П „ . >...... ......... ......г...........

ИЛИ степенной

v = {KjY", (1.10)

где Ci, С2, К, п-константы (причем п обычно находится в диапазоне 2-6 [1.10]). Для грубых оценок длительности процесса распространения включенного состояния можно считать V константой, равной 0,1 мм/мкс [1.11].

Важным фактором в процессе включения тиристора является то, что из-за возникновения в базовых слоях его полупроводниковой структуры токов основных носителей заряда после включения начальной области структуры у управляющего электрода включение оставгиейся части структуры продолжается даже при условии, что импульс тока управления уже закончился.

Физическую сущность эффекта dijdt, выражающегося в повышенном нагреве первоначально включенной области структуры, можно пояснить следующим образом. До тех пор пока анодный ток г(/) нарастает существенно быстрее, чем площадь S{i) включенной области структуры, плотность анодного тока j во включенной части структуры, равная i[t)lS{t), может резко возрастать.

Кроме того, мощность Р, рассеиваемая в процессе включения тиристора в его полупроводниковой структуре и равная произведению мгновенных значений анодных тока и напряжения, также имеет ярко выраженный максимум во времени (см. рис. 1.12, в). Совместное действие этих двух факторов и вызывает существенный локальный перегрев структуры в области, находящейся в этот момент во включенном состоянии.

При недопустимо высоких скоростях нарастания анодного тока тиристор в процессе включения может выйти из строя или из-за значительного перегрева первоначально включенной области структуры, приводящего к снижению электрического сопротивления в этой области и локализации всего анодного тока в ней, или из-за высокого градиента температур, возникающего на границе проводящей и непроводящей областей структуры и приводящего к возникновению механических напряжений и появлению микротрещин в кремнии. В первом случае возможен тепловой пробой или проплавление структуры (при однократном включении), во втором может быть постепенная деградация структуры (при многократном включении).

Ясно, что стойкость тиристора к эффекту dijdt повышается с ростом первоначально включаемой площади его структуры, что достигается специальным конструктивным исполнением электрода управления и увеличением скорости нарастания и амплитуды отпирающего тока.



0 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143



0.0109
Яндекс.Метрика