Spinaci_prvky_c

Spínaci prvky

Čtyřvrstvá dioda (Shockleyho dioda)

Čtyřvrstvá dioda je nelineární prvek (jednobran), spínaný napětím.

V propustném směru při malých napětích nevede, po překročení průrazného napětí sepne a zůstane sepnutá, dokud proud v předním směru nepoklesne pod určitou hodnotu (přídržný proud).

V závěrném směru se chová jako normální dioda, po překročení závěrného napětí proud prudce roste a při překročení mezních hodnot se součástka může zničit.

Náhradní obvody:

náhradní zapojení struktura vrstev orientace přechodů značka

Funkce:

Pro popis funkce poslouží náhradní zapojení, vytvořené ze dvou komplementárních tranzistorů. V propustném směru (anoda kladná, katoda záporná) jsou přechody báze - emitor v propustném směru, přechody báze - kolektor v závěrném směru. Při malém napětí na těchto přechodech je zbytkový proud velmi malý a zapojením neteče proud, chová se jako rozpojené.

Při zvyšování napětí se zbytkový proud zvýší. Předpokládejme zvýšení proudu tranzistoru NPN. Ten protéká přechodem báze emitor tranzistoru PNP. Tím se zvýší proud báze tranzistoru NPN, dojde k lavinovému zvýšení proudu obou tranzistorů a zapojení přejde do sepnutého stavu.

Z náhradního zapojení lze odvodit strukturu vrstev, která je jednoduchá, ale nepostihuje vzájemné ovlivňování přechodů.

Obr.: Charakteristika čtyřvrstvé diody

První kvadrant (propustný směr):

Při malých napětích roste proud jen velmi málo, při dalším zvyšování roste rychleji, po překročení průrazného napětí dioda sepne.

Do vypnutého stavu přejde pouze snížením proudu - odpojením napětí nebo zkratováním prvku.

Třetí kvadrant (závěrný směr):

Obvyklá závěrná charakteristika, průraz může být destruktivní.

Poznámka: Čtyřvrstvou diodu lze v praxi nahradit diakem.

Tyristor (SCR - Silicon Controlled Rectifier)

Tyristor je spínací prvek se čtyřvrstvou strukturou, který je na rozdíl od čtyřvrstvé diody vybaven řídicí elektrodou (G - gate, hradlo).

V propustném směru při malých napětích nevede, po překročení průrazného napětí sepne a zůstane sepnutý. Tento způsob spínání se v běžném provozu nepoužívá, tyristor se spíná proudem do řídicí elektrody.

V závěrném směru se chová jako normální dioda, po překročení závěrného napětí prou prudce roste a při překročení mezních hodnot se součástka může zničit.

Tyristory se vyrábějí pro napětí v řádu stovek voltů a proud od desetin do stovek ampérů.

náhradní zapojení struktura vrstev orientace přechodů značka

Funkce:

Při nulovém proudu do hradla je tyristor zavřený, součástkou neprotéká proud. Obvod se chová jako čtyřvrstvá dioda při malém napětí.

Přivedením malého proudu do hradla se průrazné napětí sníží, tyristor při překročení tohoto napětí sepne. Dalším zvýšením proudu se průrazné napětí dále snižuje, při překročení určité hodnoty se prvek chová jako usměrňovací dioda ( = řízený usměrňovač).