Главная » Статьи » Электронные компоненты

Конструкция и изготовление тиристора

Конструкция тиристора состоит из четырех слоев, а не их трах основных слоев, используемых в стандартном транзисторе. Структура тиристора относительно проста и обычно основывается на хорошо известных процессах. В результате тиристоры являются массовыми и недорогими полупроводниковыми приборами.

Базовая конструкция тиристора

Тиристоры состоят из четырехслойной структуры p-n-p-n с внешними слоями называемыми анод (зона p-типа) и катод (зона n-типа). Управляющий вывод тиристора называется затвором и соединяется к зоне p-типа, расположенной рядом с катодом.

Structure of a thyristor or silicon controlled rectifier, SCR

Структура тиристора или SCR (кремниевого управляемого выпрямителя)

Как следствие, тиристор имеет три p-n перехода, а не один как у диода и не два, как у транзистора.

Эти три p-n перехода обычно обозначаются J1, J2 и J3. Они нумеруются последовательно, начиная со стороны анода.

Материалы тиристоров
Хотя существует возможность использовать большое количество различных материалов для изготовления тиристоров, кремний является наиболее популярным. Торговое наименование этого типа приборов - кремниевый управляемый выпрямитель (SCR: silicon controlled rectifyer) - так же показывает, что кремний является наиболее популярным материалом.
Кремний обеспечивает хорошую тепловую проводимость и способность выдерживать высокие токи и напряжения. Другим преимуществом является то, что технологические процессы для кремния являются более отработанными, а следовательно более дешевыми, чем для других материалов.
Однако, другие материалы, включая карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN), алмаз (С) и арсенид галлия (GaAs) так же изучались и согласно данным исследований показывают многообещающие свойства в экстремальных условиях высоких мощностей, температур и рабочих частот. Однако кремний остается самым популярным веществом.

Структура и изготовление полупроводников для тиристоров

Концентрация примеси варьируется между различными слоями тиристора. Концентрация примеси в катод самая высокая. Затвор и анод имеют меньшую концентрацию примесей, а самая низкая концентрация примеси в центральном слое n-типа. Это самый толстый слой и вместе с низкой концентрацией примеси эти два фактора обеспечивают высокое рабочее обратное напряжение тиристора. Менее толстый слой приводил бы к пробою прибора при меньших напряжениях. 

Thyristor structure at the semiconductor level

Структура тиристора на уровне полупроводника

С учетом очень высоких токов и мощностей, для переключения которых используются некоторые тиристоры, тепловые вопросы оказываются одними из самых важных. Анод тиристора или управляемого кремниевого выпрямителя обычно соединен с корпусом, поскольку вывод затвора должен быть подключен отдельно. Это решение обеспечивает отвод тепла от кристалла к корпусу. Кроме вопросов выбора материалов для тиристора очень тщательного рассмотрения требует вопрос отвода тепла, иначе прибор может перегреться и выйти из строя.

Конструкция ассиметричного тиристора

Ассиметричный тиристор характеризуется тем, что называется катодными и анодными короткими замыканиями. Из рисунка можно увидеть, что катод соединен с n+ и p зонами, а анод - с p+ и n зонами для анода.

Короткое замыкание между p и n зонами создает эффект резистора между переходами, например между катодом и затвором. Это создает ряд эффектов, снижая время жизни носителей заряда и время переходных процессов.

Asymmetric thyristor structure at the semiconductor level

Структура ассиметричного тиристора на уровне полупроводника
Категория: Электронные компоненты | Добавил: RUSI0 (17.05.2015)
Просмотров: 1258 | Теги: конструкция, тиристор, Scr | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar