Материал: 2072

ленными переходами П2, П3, П4. Для него прямым будет положительное напряжение на аноде А, при котором переходы П2, П4 находятся под прямым, а переход П3 – под обратным напряжениями.

I

iу2>iу1>0

iу спр

iу2 iу1 iу=0

UЭ

Рис. 7.7. Вольт-амперная характеристика симметричного тиристора (симистора)

Предположим, что на общем электроде ОЭ в рассматриваемый момент времени положительное относительно электрода Э напряжение, а на управляющий электрод УЭ подается импульс напряжения, приложенный к управляющему электроду плюсом относительно ОЭ. В этом случае дополнительный переход П5 оказывается в открытом состоянии, электроны из области n4 инжектируются в область p1, далее диффундируют к переходу П2 и перебрасываются его полем в область n2 за счет экстракции. Накопление электронов в области n2 приводит к увеличению прямого напряжения на переходе П2, в результате усиливается инжекция дырок из области p1 в область n2.

96

7.3. Основные параметры тиристоров

Наиболее важными параметрами тиристоров по силовой (анодной) цепи являются:

–ток и напряжение переключения Iпрк , Uпрк ;

–ток, напряжение и рассеиваемая мощность в открытом состоянии;

–ток удержания;

–обратный ток;

–динамическое сопротивление тиристора в открытом состоянии

Rдин Uак Ia ;

–максимально допустимое значение тока и мощности в открытом состоянии;

–максимально допустимое обратное напряжение.

К параметрам, характеризующим цепь управления тиристора, относят-

ся:

ток отпирания iy отп – наименьший ток управления, необходимый для включения тиристора в заданном режиме анодной цепи;

напряжение отпирания Uy отп , соответствующее iy отп.

Динамические параметры:

время включения тиристора tвкл, составляющее обычно 3 – 30 мкс;

время выключения tвыкл – интервал времени, в течение которого вос-

станавливается потенциальный барьер закрытого перехода в связи с уменьшением концентрации подвижных носителей заряда в примыкающих к нему областях. Процесс выключения обусловлен рекомбинацией носителей при уменьшении напряжения Uак до нуля. Время выключения зависит от величины протекающего через открытый тиристор тока и обычно составляет от 5 до 250 мкс.

8. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ИФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

8.1.Полупроводниковые терморезисторы (термисторы)

Кчислу ПП приборов относятся также полупроводниковые терморезисторы или термисторы. Их изготовляют из окислов металлов, они имеют сильную зависимость сопротивления от температуры. Чаще всего сопротивление терморезистора падает с ростом температуры (рис. 8.1).

98

а

Рис. 8.1. Зависимость сопротивления термистора от температуры (а) и условное обозначение терморезистора (б)

Величину, равную относительному приращению сопротивления при нагревании резистора на один градус, называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

Обычно ТКС 0,8 6,0 10 2 К 1. Конструктивно терморезисторы выполняют в виде цилиндров, таблеток, бусинок с двумя выводами.

Терморезисторы применяют в основном как датчики температуры, а также используют в различных устройствах автоматики и электронной техники с целью компенсации влияния температуры на их работу. Термисторы используют в диапазоне температур от –50 до +300 С.

8.2. Термоэлектрические полупроводниковые преобразователи

Термоэлектрические ПП преобразователи (ТПП) предназначены для преобразования тепловой энергии в электрическую.

Для получения термоЭДС применяют так называемые полупроводниковые термопары (рис. 8.2), в которых нагревается контакт двух полупроводников n- и p-типа. Возникающая на холодном конце ЭДС тем больше, чем выше разность температур.

Термопары могут быть также изготовлены путем спайки двух различных металлических проводников (см. рис. 8.2), например железа, меди и никеля с константаном, хрома с алюминием. Однако ТПП дает большее значение термоЭДС по сравнению с металлической термопарой.

Принцип действия ТПП состоит в следующем. Если один конец ПП пластинки, например n-типа, нагрет сильнее другого, то на горячем конце концентрация и энергия подвижных носителей будет выше, чем на холод-

99

ном конце. Диффузия электронов в сторону холодного конца продолжается до тех пор, пока электрическое поле, возникающее между холодным и горячим концом, не остановит перемещение электронов. Эта разность потенциалов и определяет термоЭДС ПП пластинки. При последовательном соединении пластинок n- и p-типов термоЭДС между холодными концами будет равна сумме термоЭДС отдельных ПП пластинок.

Рис. 8.2. Термоэлектрические преобразователи: а – полупроводниковый термопреобразователь; б – термопара из металлических проводников

Вначале ТПП использовались в основном в измерительной технике.

Вдальнейшем из них стали строить термоэлектрогенераторы, соединяя большое число ТПП последовательно друг с другом. Во время Великой Отечественной войны их использовали для питания партизанских радиостанций: батареи ТПП изготовляли в виде колец с развитой поверхностью, удобных для размещения на стекле керосиновых ламп. Мощность таких батарей может быть от единиц до сотен ватт и более.

Величина термоЭДС для элемента из двух ПП пластинок при разности

температур в 300 С достигает 0,3 В. Для металлических термопар термоЭДС во много раз меньше.

Используя эффект Пелтье, на основе ТПП можно построить холодильник. Для этого необходимо пропускать через преобразователь в определенном направлении электрический ток.

8.3. Полупроводниковые фотоэлектронные приборы

Общие сведения

Работа ПП преобразователей энергии светового излучения в электроэнергию (фоторезисторов, фотогальванических элементов, фотодиодов, фототранзисторов, фототиристоров) основана на явлении внутреннего фотоэффекта. Он состоит в том, что под действием света в полупроводниках происходит генерация пар подвижных носителей заряда (электронов и ды-

100