Тйристор, управляемый электромагнитным полем

Аннотация

Постоянно усложняющиеся научно-технические задачи, решаемые силовой полупроводниковой электроникой, требуют управления полупроводниковыми приборами не только путем изменения характеристик тока управления, но и внешними воздействиями, обеспечивающими гальваниче­скую развязку силовых и управляющих цепей. Широко используемое для управления оптическое из­лучение (фототиристоры, фототранзисторы и др.) требует формирования оптических каналов (источник излучения—световод—фотоприемник), что приводит к дополнительным затратам на преобразование электрического сигнала в оптический. Предлагаемое в статье техническое реше­ние в виде тиристора, управляемого электромагнитным полем, позволяющее осуществить бескон­тактное переключение, может быть использовано в электромашинных преобразователях, так и для защиты электрических цепей от внешних воздействий — сетевых перенапряжений и импульсов электромагнитного поля. Для решения поставленной задачи предлагается не плоскостная полупро­водниковая структура, а трубчатая. Такая форма полупроводникового прибора позволяет исполь­зовать для электромагнитной связи соосные катушки, в данном случае винтообразный управляю­щий электрод и внешнюю по отношению к трубчатой полупроводниковой структуре катушку-ин- дуктор. При подаче импульса тока на катушку-индуктор на винтообразном электроде наводится ЭДС, что эквивалентно подаче управляющего тока в обычном тиристоре. Приводится не только идея способа переключения тиристора электромагнитным полем, но и проводится теоретический анализ взаимосвязи между характеристиками магнитного потока индуктора и накоплением кри­тического разряда в p-базе, приводящего к переключению тиристора. Получены математические зависимости, позволяющие рассчитать скорость изменения магнитного потока, обеспечивающего накопление критического заряда и переключение тиристора за заданное время с учетом сопротив­ления полупроводниковых слоев межвитковому току. Показано, что применение винтообразной конструкции позволяет снизить время выключения тиристора.