Višeslojne silicijumske komponente

1. Višeslojne silicijumske komponente • Ove komponente imaju četiri ili više slojeva poluprovodnika različitih tipova (tri ili više PN spojeva) • U provodnom stanju imaju vrlo malu otpornost • U neprovodnom stanju probojni naponi su vrlo veliki • U odnosu na tranzistorske komponente, višeslojne silicijumske komponente imaju mnogo veću snagu, ali i mnogo veće vreme uključenja i isključenja • U proizvoljnom trenuntku vremena se mogu uključiti, ali se mogu isključiti samo kada je struja kroz njih na nuli • Promenom vremena uključenja komponente kontroliše se snaga na potrošaču, i ovakav pristup zove se fazna kontrola

2. Tiristor (SCR – Silicon controlled rectifier) • Tiristor je četvoroslojna komponenta prikazana na slici • Uključuje se pobudom između gejta i katode kada je VAK>0 • Ne može se uključiti kada je VAK<0 • Može da se isključi samo kada je struja u glavnom kolu opadne na nulu

3. Tiristor modelovan preko redne veze PNP i NPN tranzistora • Najdopiraniji P sloj služi kao anoda • Najdopiraniji N sloj služi kao katoda • Manje dopirani P sloj uz katodu služi kao gejt • Na ovakav način predstavljen tiristor može se modelovati preko redne veze PNP i NPN tranzistora

4. Analiza rada tiristora pri VAK>0 • NPN sa tranzistor ima veće strujno pojačanje od PNP tranzistora i preuzima na sebe veći deo anodne struje • Tiristor ostaje provodan ako se po izvršenom uključenju tiristora ukine struja gejta, jer kolektrorska struja PNP tranzistora napaja bazu NPN tranzistora i obrnuto. Uloga gejta je samo da uvede tiristor u provođenje

5. Moguća neželjena uključenja tiristora pri VAK>0 • Do uključenja tiristora može doći i pri nultoj struji gejta, ako je VAK dovoljno veliki. Pri dovoljno velikom VAK, kolektorski spoj (PN spoj između gejta i najslabije dopiranog N sloja) ulazi u oblast lavinskog proboja, što dovodi do povećanja inverzne struje PN spoja, odnosno do pojave struje gejta, a samim tim dolazi do uključenja • Do uključenja može doći pri porastu temperature, jer povećanja temperatura takođe povećava inverznu struju kolektorskog spoja • Do uključenja tiristora može doći pri brzoj promeni anodnog napona jer odgovarajuća kapacitivna struja izaziva uključenje tiristora kao i struja gejta

6. Sprečavanje uključenja usled brze promene napona VAK postiže se dodavanjem snaberskog kola

7. Analiza rada tiristora pri VAK<0 • Pri VAK<0, tiristor i dalje može da se modeluje kao redna veza PNP i NPN tranzistora, s' da su emiterski spojevi inverzno polarisani, dok kolektorski spoj može biti polarisan direktno, ako se u gejt uvodi struja • Takva polarizacija odgovara radu tranzistora u inverznom režimu, kada strujna pojačanja imaju vrlo male vrednosti • Mala strujna pojačanja u inverznom režimu čine da se mogućnost uključenja pri VAK<0 isključuje • Pri VAK<0, a da po apsolutnom iznosu VAK nije veće od napona proboja, struja koja kroz tiristor prolazi je zanemarljiva, jer je to inverzna struja PN spoja • Ako pak dođe do proboja, pri VAK<0, tiristor se ne ponaša kao mala otpornost, već kao dve redno vezane diode u proboju

8. Isključenje tiristora • Za isključenje tiristora potrebno je makar jedan od tranzistora učiniti neprovodnim • To se događa kada se smanji napon između anode i katode i anodne struje, pa jedan od tranzistora izađe iz zasićenja • Minimalne vrednosti napona i struje pri kojima tiristor ostaje uključen zovu se još i napon i struja držanja IH, VH

9. Statičke karakteristike tiristora • Što je napon VAK veći, struja gejta potrebna za uključenje tiristora je manja • Sa smanjenjem VAK potrebno je dovesti veću struju gejta ga bi tiristor proveo

10. Trijak • Trijak je višeslojna silicijumska komponenta čija statička karakteristika odgovara antiparalelnoj vezi dva tiristora, s' tim da se upravljanje vrši preko samo jednog gejta • Za razliku od tiristora, trijaci predstavljaju bilateralnu komponentu jer provode struju u oba smera i imaju mogućnost kontrolisanog uključenja za oba polariteta • Sporiji su od tiristora i grade se za manje maksimalne struje

11. Optokapler • Optokapleri su elektronske komponente koje se koriste za galvansko odvajanje signala • Prave se kao integrisan par fotodioda – fototranzistor na jednom čipu