Тиристорный ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/72 

Изобретение относится к области импульсной техники и переключающим устройствам с S -образной характеристикой на основе диодных и триодных тиристоров, предназначе1шых для использования в цепях электронной техники, автоматики и телемеханики. Известен полупроводниковый переключающий прибор - диодный тиристор, способ ный переключаться из состояния низкой проводимости (закрытое) в состояние высокой проводимости (открытое) при приложении к электродам прибора напряжения определе1шой полярности и величины, превышающей величину напряжения включения, являющегося одним из основных электрических параметров диодных тиристоров i В известном переключателе напряжение включения значительно изменяется не тллько в диапазоне температур, но даже в нормальных условиях, что обусловлено физическими принципами, положенными в основу его работы, и технологическими особенностями, изготовления. Известен также полупроводниковый переключатель - тиристорный ключ, с фиксированным значением величины напряжения включения, стабильным в достаточно широком температурном диапазоне представляющий собой сочетание триодного тиристора со стабилитроном в цепи управления, катод которого электрически соед1шён с анодом триодного тиристора 2. Подобная схема включения Стабилитрона в цепь управления триодного тиристора позволяет получить тиристорный ключ с практически не меняющимся, заранее заданным значением напряжения включения при изменении температуры окружающей среды, однако этот переключатель обладает недостаточной чувствительностью и устойчивостью к эффекту du/dt Цель изобретения - повьпление чувствительности в щироком диапазоне температур. Указанная цель достигается тем, что тиристорный ключ, содержащий основной тиристор и основной стабилитрон катод которого подключен к аноду основного тиристора, а анод - к первому гправляю щему электроду, снабжен дополнительным стабилитроном, при этом kaтoд основного стабилитрона соединен с катодом дополнительного тгфистора, анод которого соединен с анодом основного тиристора, а вторые управляющие электроды тиристоров, электрически связанные с их базами .соединены мелоду собой с катодом дополнительного стаб1шитрона, анод которого соединен с первым управляющим электродом; дополнительного тиристора. Напряжение стаби.пизации дополнительного стабилитрона должно превышать напряжение стабилизации основного стабилитрона. На чертеже представлена пришшпиальная электр1гаеская .схема тиристорного кл ча. Ключ содержит основной Т5фистор 1, шунтирующий резистор 2, основной стабилитрон 3 и дополни;телы1ые стабилитрон 4и тиристор 5. При реализации тиристорного ключа в качестве основного 1 и дополнительного 5тиристоров использованы экспериментальные образцы четырехвыводных пер(э- ключающнх приборов - тотродных тиристо ров, с управлением по П -базе, шунтируЕо щий резистор 2 типа МЛТ-0,5 сопротивл нием 2ОО-500 Ом, основной стабилитрон 3 типа Д814Д с напряжением стабияи- аации 13,5 В, дополнительный стабилитрон Tima Д816В с напряжением стабшшаадии ЗЗВ. В качестве состэ-вляющих эле ментов тиристорного ключа могут быть и пол1эЗова1й 1 и другие типы полу провод шко вых приборов, обеспечивающие попуч тю требуемых хар актеристшс. Пр1шщш работы тиристорного ашюча состоит в следующем напряжещш источника питашг51, включе1-шого последователь но с нагрузкой, подается зш электроды А и К тиристорного ключа. Полйрность напряже;ешя такова, что плюс источшжа питания соед1шен с анодами Т1фисторов. При величине напряжения на электродах А и К тиристорного ключа, не превышающей суммы значений величин напряжений Стабилизации обоих стабилитронов 3 и 4 гиристорный ключ находится в закрытом состояшш и ток через него определяется суммарным током утеч1Ш составляющих его элементов. Увеличение налряжеш я источника пит ния до значешш, при котором происходит совместный пробой последовательно вклю стабилитронов 3 и 4, приводит к резкому лавинообразному нарастанию тока через управляющий электрод допо/шительного тиристора 5. При увеличении этого тока до значения, равного току включения дополш1тель)1ого тиристора 3, этот тиристор переключается в О1жрытое состояние. Импульс тока протекает при этом через управляющий электрод основного тиристора 1, переключая его В открытое состояние. Напряже1ше на тшисторном ключе падает до значения, равного остаточному напряжению 1 а т фистюр Б переключается в закрытое состояние. Из описанного выше пршаилпа действия тиристорного 1слюча видно, что такие его электрические параметрь, как нагфяжепие В}шюче)шя и ток включения определяются соответственно суммарным напряжениям пробоя поспедовательно включенп1лх стабилитронов 3 и 4 и значением тока управления тиристора 5, образующим ток запуска. Остаточное напряжение тиристорного ключа и ток удержания - минимальное значение тока через т;фисторный ключ в открытом СОСТОЯ1ШИ - определяются,, параметрами тиристора 1. При выборе сое- татшяющих элементов тиристорного ключа необходимо принимать во внимание то обстояахзльство; что напряжение переключения Т1фисторов 1 и 5 из закрытого состоя}шя в открытое превышало суммар}1О9 папря.жение щэобоя С1 чбилитропов 3 и 4 в требуемом температурном диапазоне. Для повьпления чувствительности и устойчивости тиристорного ключа к эффекту с1ы /dt стабилитрон 3 целесообразно выбрать с минимальным значением емкости, предпочтН1хэльно в несколько раз меньшей емкости тщзистора 5, поскольку ток в цепи запуска при налич1ш импулссных помех или резком нарегстании ншфяжепия на электроде А определяется суммарной емкостью элементов, сод тавляюших цепь запуска тиристорн.ого ключа, С учетом этого обстоятельства предпочтительно, чтобы напряжение стабилизации с-табилитрона 4 по крайней мере, превьплало напряжение стабилизации стабилитрона 3, так как р-п -переходы с большими пробивными напряжениями имеют меньшую емкость, в сравнении с низковольтными р п-переходами. Кроме того, это позволит, не ограничивая снизу сопротивление нагрузки, повысить устойчивость тиристорного ключа к э({хректуС Ы/ dt за счет увеличения тока спрямления тиристора 1, пск:тавив резистор 2 большей величины. Подключение катода стабилитрона 4 к управляющим выводам, соединенным с П -базой тетрадных тиристоров, улучшает температурный коэффициент напряжения включения тиристорного ключа вследствие компенсирующего действия последовательно включенных эмиттерйых р-п -переходо тетрадных тиристоров. Указанная схема может быть реализована средствами современной полупроводниковой техники как монолитный интегральный модуль. Применение предложенного тиристорного ключа позволит также упростить мно гие технические решения в импульсной электронной технике за счет устранения усиливающих и помехозащищающих каскадов. Значительная величина отношения тока удержания к току включения, которая может быть получена у такого тиристорного ключа, позволяет повысить рабочую частоту и стабильность импульсных устройств. Формула изобретения Тиристорный ключ, содержащий основной тиристор, шунтирующий резистор и ос новной стабилитрон, катод которого подключен к аноду основного тиристора, а анод - к его первому управляющему электроду, отлич ающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности в широком диапазоне температур, он снабжен дополнительным тиристс ом и дополнительным стабилитроном, при этом катод основного стабилитрона соединен с катодом дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодом основного тиристора, а вторые управляющие электроды тиристоров, электрически связанные с их базами, соединены между собой и с катодом дополнительного стабилитрона, анод которого соединен с первым управляющим электродом дополнительного тиристора. Источники информации, принятые ВО внимание при экспертизе 1.Беленьков Н. М. и др. Электронная ромышленность. Научно-технический сборник. М., 1974, No 4, с. 4О. 2.Патент США № 3427512, л. 317-235, опублик. 1969 (проотип).

-Ь О