Тиристор, управляемый МОП-транзистором: еще один удар по упрямцам

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Тиристор, управляемый МОП-транзистором (Л/СГ-тиристор) подобно СлГО-тиристору, является прибором, который может включаться и вык­лючаться запускающими импульсами соответствующей полярности. Не ясно, выпускалось ли это устройство массово, хотя его потенциальные возможности кажутся более высокими по сравнению с С7ГО-тиристором, особенно в отношении мощности управляющих сигналов. Также как иногда происходит с GTO-тиристором, разработка Л/СГ-тиристора мо­жет представлять большой интерес для иностранных предприятий, не­смотря на то, что первое их появление связано с американскими полу­проводниковыми фирмами. Возможно, что СлГО-тиристор достиг такого совершенства, которое является достаточным для большинства практи­ческих целей. Поскольку я чувствую, что Л/СГ-тиристору предстоит иг­рать важную роль в источниках питания, инверторах и преобразователях, здесь будет дано его краткое описание.

Для некоторых целей, возможно, заслуживают внимания эксперименты со схемой, собранной из дискретных компонент и имитирующей поведение Л/СГ-тиристора. Способность Л/СГ-тиристора коммутировать мощность 1 мегаватт за две микросекунды не мелочь, которой можно пренебречь.

Эквивалентная схема Л/СГ-тиристора приведена на рис. 19.20. Видно, что комплементарные МОП-транзисторы используются для переключе­ния тиристора, образованного двумя биполярными транзисторами, из включенного состояния в выключенное и обратно. Заметьте, что запус­кающие импульсы подаются относительно анода тиристора. Кроме того, в отличие от (7ТО-тиристора, отрицательный запускающий импульс вклю­чает устройство, а положительный выключает его. Такой порядок работы вытекает из стремления использовать один управляющий электрод для импульсов выключения и включения. Благодаря применению МОП-тран­зисторов, для управления состоянием проводимости Л/СГ-тиристора тре­буется очень небольшая импульсная мощность. В соответствии с зако­ном природы «бесплатный сыр бывает в мышеловке», Л/СГ-тиристор не предназначен для быстрого переключения; кажется, что можно ожидать частоту переключения около 20 кГц.

clip_image002

Рис. 19.20. Эквивалентная схема МСГ-тиристора. С помощью сигналов на одном управляющем электроде комплементарные МОП-транзисторы направляют импульсы к тиристору таким образом, что достигается его управляемое включение и выключение.

Даже при том, что Л/СГ-тиристор управляется короткими импульса­ми, а не продолжительными входными сигналами, представляется, что он является хорошим кандидатом на использование в стабилизаторах с ШИМ; как и в случае с С7ГО-тиристором, входные запускающие импуль­сы могут быть с регулируемым рабочим циклом. Также как для GTO-ти-ристоров и ЮВТ-транзисторов, областью применения МСГ-тиристоров будут силовые системы, типа источников бесперебойного питания, сва­рочных устройств, преобразователей частоты и управления двигателя­ми. Прежде, чем МСГ-тиристоры получат большую популярность, они должны продемонстрировать отсутствие эффектов защелкивания, надеж­ность, нечувствительность к изменениям температуры и, конечно, рен­табельность с точки зрения стоимости. До некоторой степени подобное устройство — МОП-тиристор после нескольких лет жизни вымер как динозавр. Этот тиристор имел встроенный МОП-транзистор в цепи уп­равляющего электрода для облегчения запуска. Его недостаток состоял в том, что подобно обычным тиристорам он не может быть выключен сигналом на управляющем электроде.

Кривые на рис. 19.21 позволяют сравнить мощные полупроводнико­вые приборы. Видно, что МСГ-тиристор на голову выше всех в отноше­нии высокой плотности тока и низкого падения напряжения. Хотя пред­ставленная графическая информация поучительна, но она должна

сочетаться со знанием других характеристик устройства. Поведение каж­дого устройства может значительно измениться при изменении характе­ра легирования в поисках улучшения различных параметров. Некоторые устройства по своей природе способны к большей скорости переключе­ния чем другие. Например, 600-вольтовый мощный МОП-транзистор, который согласно рис. 19.21 имеет наихудшие показатели, обладает наи­большей частотой переключения среди всех указанных устройств. Кро­ме того, при более низких номинальных напряжениях, например, от 200 до 300 В, кривые для IGBT-транзистора, транзистора Дарлингтона, би­полярного транзистора и мощного МОП-транзистора совпадают. Среди 100-вольтовых устройств, мощный МОП-транзистор может оказаться лучшим в отношении низкого прямого падения напряжения!

clip_image004

Рис. 19.21. Сравнение зависимостей плотности тока и падения напря­жения для 600-вольтовых устройств. При напряжениях 600 В и выше, ЮВТ-транзисторы, С?ГО-тиристоры и ^СГ-тиристоры могут обеспе­чить большие токи при низком падении напряжения, чем давно используемые биполярные транзисторы, транзисторы Дарлингтона и мощные МОП-транзисторы.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты