Интегральная схема запираемого тиристора
Использование: изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в интегральной схемотехнике для создания структур запираемых тиристоров с малыми токами запирания и высоким быстродействием в широком диапазоне напряжений и температур. Сущность изобретения: интегральная схема запираемого тиристора включает два двухколлекторных транзистора 3 и 7, силовой транзистор 4, исполнительные транзисторы 5 и 9, полевой транзистор 6. Первый коллектор транзистора 3 соединен с базой транзистора 4 и с коллектором транзистора 5, база которого соединена с первым коллектором транзистора 7 и с истоком полевого транзистора 6, сток которого соединен с эмиттером транзистора 3, второй коллектор которого соединен с базой транзистора 7, а база через резистор 8 соединена с эмиттером транзистора 9, а база последнего через резистор 10 соединена со своим эмиттером, который, в свою очередь, соединен с эмиттерами транзисторов 5 и 7 и с эмиттером транзистора 4, коллектор которого соединен через резистор 2 со вторым коллектором транзистора 7. 1 ил.
Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано в интегральной схемотехнике для создания структур запираемых тиристоров с малыми токами запирания и высоким быстродействием в широком диапазоне напряжений и температур.
Известно решение по [1] представляющее собой кремниевый управляемый вентиль-тиристор. Работа его основана на запирании тиристора с помощью накопленного заряда в конденсаторе. Накопление заряда в конденсаторе через сопротивление нагрузки приводит к значительному ухудшению частотных свойств (быстродействия). Наиболее близким к заявляемому является решение [2] которое представляет собой запираемый тиристор типа КУ 204, обладающий свойством включения по аноду положительным сигналом по управляющему электроду и выключения по аноду отрицательным сигналом по этому управляющему электроду. Однако решение [2] имеет следующие недостатки: тиристор имеет высокое значение токов запирания и невысокое быстродействие. Техническим результатом изобретения является достижение малых значений токов управления и запирания (порядка десятков микроампер) наряду с высоким быстродействием запираемого тиристора (частота коммутации порядка сотен килогерц). Технический результат достигается тем, что первый коллектор двухколлекторного силового p-n-p-транзистора соединен с базой силового n-p-n-транзистора и с коллектором первого дополнительного транзистора, база которого соединена с первым коллектором второго дополнительного транзистора, а также с истоком и затвором полевого транзистора, сток которого соединен с эмиттером силового p-n-p-транзистора, второй коллектор которого соединен с базой второго дополнительного транзистора, которая соединена через резистор с эмиттером второго дополнительного транзистора, база которого также соединена с дополнительной входной клеммой и с коллектором третьего дополнительного транзистора, база которого соединена с еще одной дополнительной клеммой и соединена через резистор с его эмиттером, который соединен с эмиттером второго и первого дополнительных транзисторов и с эмиттером силового n-p-n-транзистора, коллектор которого соединен через резистор со вторым коллектором второго дополнительного транзистора. На чертеже представлена заявляемая электрическая схема интегрального запираемого тиристора, где: 1 резистор; 2 резистор; 3 силовой двухколлекторный p-n-p-транзистор; 4 силовой n-p-n-транзистор; 5 первый дополнительный транзистор; 6 полевой транзистор; 7 второй дополнительный двухколлекторный n-p-n-транзистор; 8 резистор; 9 третий дополнительный транзистор;10 резистор;
11 входная клемма;
12 дополнительная входная клемма;
13 дополнительная клемма;
14 входная клемма. Заявляемый тиристор работает следующим образом. При подаче положительного напряжения на клемму 11 по отношению к клемме 14 (аналогично аноду и катоду запираемого тиристора) силовой двухколлекторный транзистор 3 и транзистор 4 остаются закрытыми, так как транзистор 5 открыт током базы, получаемым от генератора тока на полевом транзисторе 6, а транзисторы 7 и 9 остаются закрытыми. При подаче тока управления от положительного источника тока через клемму 12 (аналогично управляющему электроду тиристора) открывается двухколлекторный транзистор 7, который первым коллектором шунтирует ток базы транзистора 5 и закрывает его, а вторым коллектором одновременно вызывает появление тока базы силового транзистора 3 через резистор 2 и появление тока базы силового транзистора 4 через первый коллектор силового транзистора 3. Вследствие наличия положительной обратной связи силовые транзисторы 3 и 4 открываются, что приводит к росту тока через них, ограниченного внешней нагрузкой. Небольшая часть тока силового транзистора 3 из второго его коллектора, попадая в резистор 8 и в базу транзистора 7, удерживает его в открытом состоянии после прекращения подачи тока управления на клемму 12, вследствие этого силовые транзисторы 3 и 4 остаются в открытом состоянии после переключения. При подаче тока запирания от положительного источника тока через клемму 13 ток проходит в базу транзистора 9 и открывает его, шунтируя ток базы транзистора 7, который закрывается, открывая транзистор 5. Открытый транзистор 5 шунтирует базу силового транзистора 4 и закрывает его, что приводит к отсутствию тока базы силового транзистора 3 и его закрытию. Таким образом, силовые транзисторы 3 и 4 переключаются из открытого состояния в закрытое, т. е. запираются и остаются в закрытом состоянии после прекращения подачи тока запирания на клемму 13. При этом транзисторы 7 и 9 будут закрыты, транзистор 5 будет открыт. Ток запирания на клемму 13 можно подать при наличии тока управления на клемме 12, но тогда силовые транзисторы 3 и 4 будут закрыты на время подачи тока запирания. Резисторы 1, 8, 10 выполняют функции шунтирования баз транзисторов 3, 7, 9 от влияния токов утечек, емкостных токов и тепловых токов. Резистор 2 ограничивает величину тока коллектора двухколлекторного транзистора 7. В качестве генератора тока может быть использован вместо n-канального полевого транзистора р-канальный полевой транзистор. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в уменьшении веса и габаритов РЭА, где используется заявляемый объект, в увеличении надежности работы РЭА. Заявляемый тиристор обладает повышенным быстродействием готовности к работе за счет улучшения частотных свойств.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1