Зависимости тока и напряжения от времени на тиристоре-диоде в процессе его выключения аналогичны изображенным на рис. 2,в и е. При этом благодаря отсутствию паразитной индуктивности проводов, соединяющих дискретные диод и тнристор, всегда tqu @ tqi.

Анализ процесса выключения тиристора-диода сводится к расчету плотности избыточного заряда Q2(t3) в базе n1 ТС, аналогичного соответствующему расчету для асимметричного тиристора

Рис. 7. Полупроводниковая структура тиристора-диода (а) и распределение избыточных носителей заряда в базах структуры к началу этапа нарастания анодного напряжения (б)

см. расчету плотности заряда dQ2Д(t3), вносимого в базу n1 ТС из базы n1 ДС, и расчету собственно времени выключения tq. Расчет dQ2Д(t3) проводится следующим образом. Сначала рассчитывается плотность заряда Q2Д(t3), накапливаемого в базе n1 ДС к моменту времени t3. В рамках линейной модели этот расчет выполняется путем решения нестационарного уравнения непрерывности для дырок в базе n1 в зарядовой форме

(29)

где время жизни дырок в базе ДС при высоких уровнях инжекций; SaД—активная площадь ДС.

Время выключения прибора обычно равно не менее (4—5) Круговая частота w и время выключения tq связаны соотношением

(30)

Поэтому, как правило, << 1 и приближенное решение (29) при нулевом начальном условии имеет вид

(31)

В принципе Q2Д(t3) можно рассчитывать и по нелинейной модели. Однако при изменении тока по синусоидальному закону решение этого уравнения возможно только численными методами на ЭВМ. Приближенно можно полагать, что при i(t)»IFM, т. е. в период, когда через ДС протекает максимальный ток, плотность заряда в базе ДС соответствует квазистационарному случаю с заменой IT, Sa* и на IFM, S*аД и . Затем ток через диод спадает со скоростью

(32)

Плотность заряда Q2Д(t3) рассчитывается при этом из (6.19) при

z = z1, где

(33)

а коэффициент С по-прежнему рассчитывается из (6-20), причем

(34)

Плотность заряда Q2Д(t3) может быть рассчитана также с заменой на и t0 (t3-t0)/2.

Плотность заряда dQ2Д(t3), проникающего из ДС через ТЗ в базу n1 ТС (рис. 7), рассчитывается по формулам для симметричного тиристора. Взаимосвязь плотности заряда Q2Д(t3) на границе ДС и ТЗ с плотностью заряда dQ2Д(t3) на границе ТС и ТЗ описывается выражением

(35)

где —нормированная ширина ТЗ; Lтз— амбиполярная диффузионная длина электронов и дырок в базе n1 ТЗ; —нормированная плотность заряда на границе ДС и ТЗ; нормированная плотность заряда на границе ТС и ТЗ.

Схематически распределение плотности избыточных зарядов в базах различных секций тиристора-диода в момент времени t3 изображено на рис. 7,б.

Очевидно, что если dQ2Д(t3) < Q2Д(t3), ДС не влияет на время выключения ТС. Расчет tq выполняется при этом по (20). Если же dQ2Д(t3) > Q2Д(t3) то расчет tq выполняется по этой же формуле с заменой Q2Д(t3) на dQ2Д(t3).

Расчетная часть.

Расчет сделан на программе PSPISE.

(Рис.1 “Эквивалентная схема тиристора на двух транзисторах разной проводимости.”)

Программа расчета.

* TRANQ

Q1 5 1 3 KT818A

Q2 1 5 2 KT819A

R1 3 4 200

R2 1 0 2k

V1 2 0 PULSE (0 1 1n 1n 1n 7n 14n)

V2 2 4 100v

.MODEL KT818a PNP

.MODEL KT819a NPN

.LIB C:\PSPISE\LIB\rus_q.lib

.TRAN 1n 60n 1n

.PROBE

.END

Переходной процесс тиристора.

Литература.

1. Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И., "Микроэлектроника", М., "Высшая школа", 1987 г.

2. Алексеенко А. Г., Шагурин В. Я., "Микросхемотехника", М., "Радио и связь", М., "Радио и связь", 1982 г.

3. Коледов Л. А., "Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок", М., "Радио и связь", 1989 г.