надежности работы, снижение собственных шумов. Продолжается миниатюризация приборов, позво-пяющая уменьшить их массу и габаритные размеры.

На базе миниатюризации активных и пассивных элементов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и др.) возникла новая отрасль электроники - микроэлектроника.

Наиболее перспективным направлением в микроэлектронике явилась интегральная электроника, при которой совмещены (проинтегрированы) технологические процессы создания дискретных (отдельных) активных и пассивных элементов (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и др.) и функциональных узлов (усилителей, генераторов, переключающих, запоминающих и других устройств), а также соединений между ними (см. гл. 9).

.5, Г л а в а 7 . - - .,

РАЗЛИЧНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

§ 7.1. Тиристоры

Общие сведения. Тиристоры представляют собой полупроводниковые приборы с многослойной структурой типа р-п-р-п или п-р-п-р. Имеется много различных типов тиристоров. Их подразделяют по числу электродов и способу управления.

Диодные тиристоры, или динисторы, имеют два внешних вывода. Включение и выключение динисторов осуществляются изменением величины и полярности питающего напряжения, поэтому их относят к неуправляемым приборам.

Триодные тиристоры, или тринисторы, имеют три вывода: анода 2, катода 5 и управляющего электрода 4 (рис. 7.1, а). Они могут переводиться из закрытого в открытое состояние токомуправления в цепи управляющего электрода, поэтому относятся к управляемым приборам.

Вне зависимости от конструктивного исполнения тиристор содержит четыре области с чередующимся типом проводимости (рис. 7.1, б). Крайние области и Эг называют эмиттерными, а средние Б\ и Б2 - базовыми. Обычно крайнюю р-область называют анодом, а и-область-катодом. Области разделены тремя р-«-переходами; Крайние переходы ЭП и ЭП2 называются эмиттерными, а средний КП - коллекторным.

У тринисторов к одной из базовых областей сделан управляющий вывод УЭ (рис. 7.1, е). Напряжение питания (анодное напряжение) подводится к крайним р- и «-областям структуры р-п-р-п. Управляющий сигнал может подводиться к любой базовой области. Тиристор, у которого управляющий электрод соединен с р-ба-

3-1 Bj Sz З2

ЭП-, КПз jn

ЭП, кп.

Рис. 7.1. Устройство, структура и схема включения тринистора:

/ - кремниевая пластина; 2 - вывод анода; 3 - основание корпуса (вывод анода); 4 -вывод управляющего электрода; 5 - вывод катода; 6-• керамический изолятор

зой, прилегающей к эмиттеру Эг (катоду), переводится в открытое состояние сигналом положительной (относительно катода) полярности.

Если управляющий электрод соединен с «-базой, примыкающей к левому эмиттеру Э\ (аноду), то тиристор переключается в открытое состояние сигналом отрицательной (относительно анода) полярности.

Физический процесс переключения. 1. Если к динисторной структуре приложить прямое внещнее напряжение (плюс к р-области, а минус к п-области, см. рис. 7.1, б), то эмиттерные переходы dill и ЭП2 окажутся смещены в прямом направлении, а коллекторный- в обратном. Через эмиттерные переходы в базовые Области инжектируются неосновные носители заряда и через них будут протекать токи инжекции h-h-p+hn, h=hp + hn.

2. Посредством диффузии или дрейфа неосновные носители перемещаются к коллекторному переходу. Часть носителей на этом пути рекомбинирует, а остальные достигают коллекторного перехода. Для инжектированных эмиттерами носителей заряда в коллекторном переходе нет потенциального барьера и они экстраги-

руют в базовые области Ei и Б2: дырки в р-базу, а электроны в п-базу.

Через Коллекторный переход проходит ток экстракции:

зр= Bi/ip= ai/i; /з« = f>22«= «22.

где 6i и 62 - коэффициенты переноса инжектированных носителей через базы; Ol и аг - коэффициенты передачи токов инжекции h н h-

Начальный ток коллектора

•кО =

1кОр + коп.

где /ко р и /ко 71 - дырочная и электронная составляющие тока.

Полный ток через коллекторный переход /з= al/l + я2/2 + /кo• Toк во внешней цепи / равен токам через переходы, т. е. /= =/1=/2=/з, следовательно,

/ = (Ol + 02) / + /ко или / = /ко/[1 - (oi - 02)].

При малом значении внешнего напряжения невелико прямое смещение эмиттерных переходов, поэтому малы токи /1 и /2 (доли микроампер) и коэффициенты передачи oi и Ог. При малом внешнем напряжении ток во внешней цепи в основном определяется начальным коллекторным током, т. е. /=/ко. Этому режиму соответствует участок OA вольт-амперной характеристики динистора (рис. 7.2, а). На этом участке характеристики динистор обладает высоким положительным дифференциальным сопротивлением.

3. С дальнейшим увеличением внешнего напряжения до значения, близкого к потенциалу f/вкл, в коллекторном переходе КПз возбуждается процесс ионизации, сопровождающийся быстрым умножением носителей и ростом потока дырок в р-базу (£2), а электронов в «-базу (El). Дырки и электроны задерживаются потен-диальными барьерами эмиттерных переходов и образуют избыточные положительный и отрицательный заряды в соответствующих базах (отрицательный в «-базе Ei, положительный - в р-базе Е2), что аналогично положению прямого напряжения к эмиттерным переходам. Происходит снижение потенциальных барьеров в эмиттерных переходах ЭП и ЭП2, что вызывает увеличение ин-

лрпакс

I Vj,p UoCp

Рис. 7.2. Вольт-амперные характеристики тиристоров