Способ переключения тиристора с обратной проводимостью

.ЯО З.ЩЬЫ 93 01 ц 29/7 Е ИЗОБРЕТСВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО ют так, ч ть обрат шениюг е тиристора;б -рабочая ппощадь тиристора;Йхр средняя кр 3 щиеская коппенарация неравновесных носитепей в и -базовой обнасти,достаточная дпя вкпючениятиристора,тем прикпадываетса ммпуньс прямогоцяже ния е 7:а АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. ССС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИ(56) 1, Й,А.Копова, В.К.ТцИ, А Ь 1 цчо 1 йапе. Ь 1 п 11-йеарегайцге гечегьесопдцсй 1 пд йЬугьйог 1 ЕЕЕ вагапа,оп Е 1 ессгоп Оег 1 сеь. 1970, ч ЕО У 9 рр. 667"672,2. Е.Норег, 5,Й,В 1 гд, Са 11 во 11 дисайе Модц 1 ай 1 оп Юог АВМ - 3 агапэщ 1 йог 1 ЕЕЕ Тгапь оп Е 1 есйгоп Оеч 1- сез. 1979, ч.ЕО, У 10, р. 496-99(54) (57). СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙТИРИСЧОРА С ОБРАТНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ, находящегося в прямом бпорующем состоянии, допопнитепьиым .им.пупьсом напряжения, о т п и ч а ю щ ис я тем, что, е цепью увепичения коммтируемой мощности и скорости ее коммтнпии, к тиристору с обратной проводиприкпадывают допопнитепьный братного анодного напряжения, и дпитепьность которого выбитобы амппитуда и дпитепь ного тока удовпетворяпи соот 10, Оп б 1 кдпитуда обратного тока; я начапа протека 1 щя о 1 05 рл3 фрамп- время окончания прообратного тока;Ч, - заряд эпектрона 11 10036Изобретение относится к области попупроводниковой техники, более конкретно к способам переключения мощных аюпупьс " ных тиристоров, используемых при разработке систем питания мощных лазеров, ускорйтвпей электронов и т.п.Известен способ перекпючения тиристора, заключающийся в томчто в пепи управления между катодом и управляющим епектродом прикладывают импульс напри кения вызывающий протекание прямого тока через катодиый пф р - переход ЯИнжектируемыв этим пвреходош электроны пройдя узкий р базовый слой цоф, падают в широкий ц-базовый спой и вызывают встречную .инжекцию дырок рф и - . эмиттером, что, в конечном счете, приводит к переключению тирисюора в проводящее состояние.Недостатком этого способа является локализация процесса переключения в . : узкой области у границы между пф рэмиттером и управляющим эпектродом, что не позволяет осуществлять быструю коммутацию бопыпой мощности.. Наиболее близким к изобретению явля" ется способ переключения тиристора с обратной проводимостью, находящегося, в прямом блокирующем состоянии, допопни: тепьным импульсом напряжения 2. За счет высокой скорости нарастания импульса напряжения коппекторный переход генерирует большой емкостной ток Эс Сниц Ж, однородно распределенный по ппощади. .Этот.щк вызывает однородную, 35 по площади инвекцию эмиттерных перехо.дов, и перекпючение начинается по значительно,бопьшей площади, чем в аналоге,Недостатком этого способа является то, что количество заряда, которое может 4 О быть введено в базовые слои тнристора завремя быстрого нарастания напряжения, не может .быть больше, чем копичество заряда пегирующей примеси в ширском 5 -базовом слое. Действительно, 45 ширина области обьемного заряда коллек- . тора 1 при.напряжении пробоя Ющ со-. ставляет в правильно сконструированном тиристоре пршерно 2/3 от ширины и -. баэового сйоя %п, Рабочее напряжение50Ц 050 па расширение области обьемного заряда прн росте напряжения отО до Ощ составпявт,.6- " ъ О;7 ЬрР ."- 0,2 Фпоэтому количество введенных рф -эмиттером, дырок в ответ ю таков 55 расширение 4. составляет 0,2 Юп йй 8 .(Й 3 - концентрация прщюеси в И слое, ,5 - шощадь прибора). Это количество 99 3;по порядку вепичины сравнимо с критческая зарядом включения тнристора ипоэтому нв. может обеспечить быстроей однородное вкпючвниэ по всей рабочейппоиади что сильно ограничивает ввпечину и скорость коммутации мощности.Этач способом можно перепочать какобычиый тнрастор, так и тнрвотор с обратной щюводимостью.Цепь изобретения - увеличение коммутируемой мощиостиии скорости коммутации тиристора с обратной проводимостью.Указанная цель достигается темчто вспособе переключения тиристора с обратсной проводимостью, находящегося в прямом блокирующем состоянии, прикладывается дополнительный импульс обратного,анод ного напряжения амплитуда н .длительность которого выбираются так, чтобыамплитуда и дпйтепьность обратного токаудов етворяпи соотношению2,бр М моав, игдеОр - амппитуда обратною тока;.- время начала протекания об.ратного тока;2 - время окончания протеканияобратного тока;- заряд эпектрона;Щ - ширина й -базовой областитиристора;8 - рабочая площадь тиристорайр- средняя критическая концентрация неравновесных носитепей в и -базовой Области,достаточная дпя включениятнристора,а затем прикиащывавтся импульс прямогонапряжения.На фиг, 1 изображено поперечное сечение структуры тиристора и блок схемаперекпкнения. на фиг. 2 и 3 - переходные характеристики переключения (эпюрынапряжении и тока).Структура содержит тиристор 1 с об ратной проводимостью шунтируияцие каналы 2,. металлические контакты 3, источник энергии 4, накопитель б, ключ 6,отсвкающую индуктивность 7, нагрузку 8,Способ осуществляется спедующак образом еК тиристору 1 с образиной проводимостью (см. фиг. 1) пфР и рфй, эмиттеры которого имеют шунтировку б видеайапов 2, от р- и О -слоев к металлическим онтактам 3, от источника энергии4 прикладывается напряжение Ов пр3 1003690 4 мом напавцении (ппюссм нааноаный .ность перекпючения позвопяет быстроэпектрод). Затем от накопитепя 5 через коммутировать мощность, на 1-2 иорякпюч 6 прикпадывают импупьс напряжениярок бопьшую, чем в прототипе. Дпя тогоМ с О, в цротивопоцожном нацравп.енин чтобы носитепи, инжектнрованные в и(мсиент времени 1 д .нафиг. 2). Прн 5 базовый спой при протекании ор, раввоэтом и - - р стр 1 плура тиристора 1 .мерно запопняпи этот спой в районе коп., оказывается смещенной в провспящем на- пектора, шунтируюцие кацапы 2 тиристо- .правпенив (момент времеви 1 ) и через ра 1 (см. фиг. 1) доакны быть выпопюе вачинает протекать ток 3 оу, т.е вены так, чтобы расстояние мезау нх начийается процесс инжекции эпектронов 10 краями не превышапо уавоенной топщви цырок в базовую В-обпасть. Амппитуду ны этого споя %п,.тока добр и длительность его протекаСпособ коммутации осуществпен нания. о 5 необходимо выбирать так, чтобы тиристоре с обратной провопимустью ссредняя концентрация введенных носите- рабочей пощадью 5 , 20 см, итепей в И -базовом спое; цо крайней мере,158 ф 10 см, "кр1 10 см ии -зна порядок превышапа критическую кон-), шунтврующициканапамв в .обоих крайнихцевтрацвю кр, необходимую цпя вници- перехоцах. Параметры нагру:щи 8, ио. вровавия процесса дэрекпючения; т,е, точника 4 в инцуктивности 7 выбраныг ;.так, чтобы при нащаженив О,2.кВН.ф-(0 ф, б Ю 20 в цепи мог протекать прямой ток 3 в юЬф.50 кА, нарастающий за 10 мкс. Дпв. ф Инцуктивиость 7 препятствует цротека- тепьность протекания прямоугольного вению аюпупьса тока в цепи нагрузки 8.пуньаа обратного тока яр. выбрана равПоспе протекания "обр и разряда иа- . вой л 1 мкс, чтобы допя Яр, отвеъ: копвтеня .5 к тиристору 1:снова прикпа вняющаяся в цепь нагрузки, бына мана. щыюазтсз импупьо напряжения в прямомДпя того чтобы обеспечить среднюю кон.: иаправпевии от источника. энергии 4 . центрацию носитепей в. И -базовом спое,5 (момент времени) Поскопьку в И - равной 10, необхоцимо созааи .Лм;р.базовом спое к етому времени накоппевс и 5 х 10 ф басф " -".4,4" Ю .4, :заряц, по крайней мере, ш порадок бопь- Зо Способ обесючивает коммутацию "тока" ше крвтвческого тиристор быстро в одно кА со скоростью нарастания 8 м1Э,ропвопо всей ппощадв пзрекпючается в к 10 А/мкс, что на порядок выше, чем проводящее состояние. Это требованив,: при коммутации тиристора известнымспо. .анапогично тому, как в обычном тирвсто. . собом, в может быть рекоменпованщире .рекомендуемый ток управпеущ допжен З 5 перекпюченвя вщуньсиых твристоров, ио- преиышать нэ менее чем на порядок токпопьзуемых в системах питания мощных уцравпения - сцрямпения. Такая оцнора- пазеров.1003699 тор;СЧер д, ую Проекююа, 4 р О. Юркова Техред МЛЪргель то8078/6. %крюк 4703ВНИИПИ Росударсюъеаво вэнвеааао делам юобреаеввй .а фжры113035, Москва, а-ЗВ, Рауащаа 4 Ввщща ППП Пагевмф,СОСРейб., д. 4/