Схема шунтировки

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 934558(23) Приоритет Н 01 1 23/52.Н 01 ь 29/74 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СХЕМА ШУНТИРОВКИ Изобретение относится к мощнымполупроводниковым приборам и можетбыть использовано в запираемых тиристорах (ЗТ), в которых переключение из проводящего состояния в непроводящее осуществляется отрицательным базовым током для достижениявысокого уровня динамических и статических параметров. 10Известен тиристор, в котором ддяувеличения статического напряженияпереключения и повышения устойчивости к быстрому нарастанию анодногонапряжения осуществлена шунтировкакатодного эмиттерного перехода (КЭП),выполненная в виде соединения равномерно распределенных по площади этого перехода шунтирующих каналов,выходящих от узкого базового слояс катодным эмиттерным слоем тиристо ра металлическим покрытием. Равномерное распределение шунтирующих каналов по площади катодного эмиттерного перехода (КЭП) способствуетуменьшению сопротивления шунтировкии увеличению тем самьм критическогозаряда В)Ср (1).Недостатком этого тиристора является то, что в его конструкцииневозможно эффективно воздействовать З 0 отрицательным током управления на всю площадь катодного эмиттерного перехода вследствие пробоя периферийных областей катодного эмиттерного перехода и паразитной утечки в них отрицательного тока управления.Наиболее близкой к предлагаемой является схема шунтировки катодного эмиттерного перехода тиристора, выполненная в виде цепи, содержащей диод, проводящее направление которого совпадает с проводящим направлением эмиттерного перехода, емкость и резистор 2).Недостатком известной схемы является неэффективное, использование мощности, поступающей в цепь управления при подаче отрицательного тока управления, вследствие шунтирования источника управления емкостью схемы шунтировки, приводящее в свою оче" редь к существенному увеличению времени выключения запираемого тиристора, что также нецелесообразно.Цель изобретения - повышение предельного значения скорости нарасс 10тания найряжения у, уменьшение вре. мени выключения и остаточного пвде 934558ния напряжения нри выключении тирис- тора отрицательным током управления.Указанная цель достигается тем, что в схеме шунтировки катодного эмиттерного перехода тиристора, выполненной в виде цепи, содержащей диод, проводящее напряжение которого совпадает с проводящим направлением эмиттерного перехода, емкость и резистор, диод соединен последовательно с цепью параллельно соеди ненных емкости и резистора.На чертеже изображена схема шунтировки катодного эмиттерного перехода тиристора.Схема выполнена в виде цепи,сос (5 таящей из параллельно соединенных емкости 1 и резистора 2 и последовательно подключенного к ним диода 3, причем проводящее направление диода совпадает с проводящим направле нием катодного эмиттерного перехода 4. Указанная це:ь соединяет шунтирующий канал 5, выходящий из узкого базового слоя б с эмиттерным слоем 7 тиристора. 25При приложении к тиристору статического прямого напряжения - на клемме 8 (-), на клемме 9 (+) часть тока утечки коллекторного перехода 10, попадающего в шунтирующую цепь 1 щ,протекает по узкому базовому слою б,далее через диод 3 и по кажкаждой из ветвей параллельного соедине" ния резистора и емкости. При этом емкость заряжается до напряжения, равного 35 падению напряжения на резисторе.Величина тока 1 ш, при коТором эмиттерный переход еще не инжектирует примерно равна току удержания и определяется выражением 40Ботс эмн Б Б=1 -1 = + Н эмм вде 1- ток удержания тиристора1 - доля тока утечки коллекЭторного перехода 10, текущего через катодный эмиттерный переход тиристора 4;Б - прямое падение напряжения2на диоде при протекании5через него тока 1 щ,В - эффективное сопротивлениеузкого базового слоя в направлении протекания отрицательного тока управления;Б - положительное напряжениена катодном эмиттерном переходе тиристора, соответствующее точке пересеченияпрямой, продолжающей участок с малым дифференциальным сопротивлением навольт-амперной характеристике диода с осью напряжений; 65 Б - прямое падение напряженияэммна катодном эмиттерном переходе тиристора, соответствующее доле тока утечкиколлекторного перехода 10,текущего через катодныйэмиттерный переход тиристораН - сопротивление резистора 2.Для увеличения тока удержания тиристора до необходимой величины при прочих равных условиях нужно обеспечить, чтобы ББЬт эЬтс Эми ЭМмпри этом максимальное значение номинала сопротивления растекания узкого базового слоя не должно превышать величины1Ботс ЭММ - БЭМм - БВ Для того, чтобы исключить возрастание остаточного падения напряжения (Б ), необходимо, чтобы величина тока 1 на этапе стационарногопротекания анодного тока не возрастала вследствие модуляции (уменьшения) сопротивления узкого базовогослоя протекающим через тиристоранодным током, и определялась величиной номинала немодулируемого резистора. В этом случае йВ,ТочнееВ можно оценить иэ соотношенияВ р сп)и (1-)с)где 1 - отношение тока в цепи шунтирующей схемы в немодулированном состоянии узкого базовОГО слоя 1 ш к тОку 1 ш мод юсоответствующему наивысшейстепени модуляции узкого баЗОВОГО СЛОЯ;и - отношение немодулированногосопротивления узкого базового слоя к модулированномуфмоАРоль емкости заключается в следующем.При приложении к тиристору, находящемуся в невключенном состоянии,быстро нарастающего импульса напряжения в прямом направлении - (-) наклемме 8, (+) на клемме 9 - емкостной ток коллекторного перехода протекает через диод и емкость, минуя резистор и обеспечивая тем самым шунтировку катодного эмиттерного перехода тиристора более эффективно,чем в отсутствие емкости, что способствует резкому возрастанию предельного значенияс(БсНПри приложении отрицательного импульса управления для запирания тиристора - (-) на клемме 11, (+) на клемме 8 - к диоду прикладывается напряжение в запорном направлении, что препятствует паразитному затеканию тока управления по цепи (диод - параллель934558ляет 1-2 Ом. Удельное сопротивление широкого и-базового слоя р =35- 40 Ом,см, время жизни дырок в нем2-3 мкс. Расчетное значение напряжения переключения У 1-1,5 кВ. Параметры схемы шунтцровки следующие: В = 1 Ом, С = 1 мкф; в качестве диода использован германиевый диод Д.П р и м е р 2, Изготавливают тиристоры с эмиттерным слоем 7 в форме полос шириной 0,2 мм и длиной б мм. Шунтировку в них осуществляют согласно предлагаемой схеме со следующими параметрами В = 2,0 м, С =0,5 мкФ. В схеме также используют диод Д. Конструкция и технологические параметры у этих тиристоров такие же, как и в примере 1.Осуществление шунтировки предлагаемой схемой позволяет в 10-100 раэ увеличить предельную величину выключения и на 10-20 Ъ остаточныЕ падения напряжения по сравнению с известными.Формула изобретенияСхема шунтировки катодного эмиттерного перехода тиристора, выполненная в виде цепи, содержащей диод, проводящее направление которого совпадает с проводящим направлением эмиттерного перехода, емкость и резистор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения предельного значения скорости нарастания прямого напряжения бУ/д, уменьшения времени выключения и остаточного падения напряжения при выключении тиристора отрицательным током управления, диод соединен последовательно с цепью параллельно соединенных емкости и резистора.л Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ У 2123322,кл, 21 ц 11/02, опублик. 1971.50 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2854843,кл.Н 01 Ь 29/74,1979 (прототип).934558 Составитель С. АсинаДичинская Техред Т.Маточка Корректор Л, Бокша то акаа 3950/49 лиал ППП 1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 761 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 5, Москва, Ж, РаПодписного комитета СССРий .и открытийская наб., д. 4/