사이리스터의 장치 및 매개 변수
사이리스터는 3개(또는 그 이상)의 p-n 접합이 있는 반도체 장치로, 전류-전압 특성에는 음의 차동 저항 섹션이 있으며 전기 회로에서 스위칭에 사용됩니다.
출력이 두 개인 가장 간단한 사이리스터는 다이오드 사이리스터(dynistor)입니다. 3극관 사이리스터(SCR)에는 세 번째(제어) 전극이 추가로 있습니다. 다이오드와 삼극관 사이리스터는 모두 3개의 p-n 접합이 있는 4층 구조를 가지고 있습니다(그림 1).
끝부분(p1, n2)을 각각 양극(anode), 음극(cathode)이라 하고, 가운데 부분(p2, n1) 중 하나에 제어전극을 연결한다. P1, P2, P3-는 p-영역과 n-영역 사이를 전환합니다.
외부 공급 전압의 소스 E는 음극에 상대적인 양극으로 양극에 연결됩니다. 3 극 사이리스터의 제어 전극을 통과하는 전류 Iу가 0이면 그 동작은 다이오드 동작과 다르지 않습니다. 경우에 따라 전기 전도도 p-n-p 및 n-R-n이 다른 트랜지스터를 사용하여 사이리스터를 두 개의 트랜지스터에 해당하는 회로로 표시하는 것이 편리합니다 (그림 1, b).
무화과. 1.삼극관 사이리스터의 구조(a)와 2트랜지스터 등가회로(b)
그림에서 볼 수 있듯이. 그림 1, b에서 트랜지션 P2는 등가 회로에서 두 트랜지스터의 공통 콜렉터 트랜지션이고 트랜지션 P1과 P3은 이미 터 접합입니다. 순방향 전압 Upr이 증가함에 따라(전원 E의 emf를 증가시킴으로써 달성됨) 사이리스터 전류는 전압 Upr이 턴온 전압 Uin과 동일한 항복 전압의 특정 임계값에 접근할 때까지 약간 증가합니다(그림 2).
쌀. 2. 3극관 사이리스터의 전류-전압 특성 및 기존 명칭
P2 전이에서 증가하는 전계의 영향으로 전압 Upr이 추가로 증가하면 전하 캐리어가 원자와 충돌하는 동안 충격 이온화의 결과로 형성된 전하 캐리어 수가 급격히 증가합니다. 그 결과 n2층의 전자와 p1층의 정공이 p2층과 n1층으로 몰려들어 소수 전하 캐리어로 포화되면서 접합 전류가 급격히 증가합니다. 소스 E의 EMF가 더 증가하거나 저항 R의 저항이 감소하면 I-V 특성의 수직 섹션에 따라 장치의 전류가 증가합니다 (그림 2)
사이리스터가 켜져 있는 최소 순방향 전류를 유지 전류 Isp라고 합니다. 순방향 전류가 Ipr <Isp 값으로 감소하면(그림 2에서 I-V 특성의 하강 분기) 연결의 높은 저항이 복원되고 사이리스터가 꺼집니다. p-n 접합의 저항 복구 시간은 일반적으로 1-100µs입니다.
사태와 같은 전류 증가가 시작되는 전압 Uin은 P2 접합에 인접한 각 층에 소수 전하 캐리어를 추가로 도입함으로써 감소될 수 있습니다. 이러한 추가적인 전하 캐리어는 P2 p-n 접합에서 이온화 작용의 수를 증가시키고 따라서 턴온 전압 Uincl이 감소합니다.
그림 1에 표시된 3극관 사이리스터의 추가 전하 운반체 1, 독립 전압 소스에 의해 전원이 공급되는 보조 회로에 의해 p2 레이어에 도입됩니다. 제어 전류가 증가함에 따라 턴온 전압이 감소하는 정도는 그림의 곡선군으로 표시됩니다. 2.
개방(켜짐) 상태로 전환하면 사이리스터는 제어 전류 Iy가 0으로 감소해도 꺼지지 않습니다. 사이리스터는 전류가 유지 전류보다 작아지는 특정 최소값으로 외부 전압을 낮추거나 제어 전극의 회로에 음의 전류 펄스를 공급하여 끌 수 있습니다. , 순방향 스위치 전류 Ipr의 값에 상응합니다.
3 극 사이리스터의 중요한 매개 변수는 잠금 해제 제어 전류 Iu on - 제어 전극의 전류로 개방 상태에서 사이리스터의 스위칭을 보장합니다. 이 전류의 값은 수백 밀리암페어에 이릅니다.
무화과. 2 사이리스터에 역 전압이 가해지면 작은 전류가 발생한다는 것을 알 수 있습니다. 이 경우 전환 P1과 P3이 닫히기 때문입니다. 역방향의 사이리스터 손상(스트로크의 열 파괴로 인해 사이리스터가 작동하지 않음)을 방지하려면 역방향 전압이 Urev.max 미만이어야 합니다.
대칭 다이오드 및 삼극관 사이리스터에서 역 I-V 특성은 순방향 특성과 일치합니다. 이는 두 개의 동일한 4층 구조의 역병렬 연결 또는 4개의 p-n 접합이 있는 특수한 5층 구조를 사용하여 달성됩니다.
쌀. 3. 대칭형 사이리스터의 구조(a), 개략도(b) 및 전류-전압 특성(c)
현재 사이리스터는 최대 3000A의 전류와 최대 6000V의 턴온 전압에 대해 생산됩니다.
대부분의 사이리스터의 주요 단점은 불완전한 제어 가능성(제어 신호를 제거한 후 사이리스터가 꺼지지 않음)과 상대적으로 낮은 속도(수십 마이크로초)입니다. 그러나 최근에는 첫 번째 단점이 제거된 사이리스터가 생성되었습니다(잠금 사이리스터는 제어 전류를 사용하여 끌 수 있음).
포타포프 L.A.