Абазначэнне на схемах
**Тыры́стар** (грэч. thyra дзверы + англ.: (res)istor супраціўленне) — кіроўны пераключальны дыёд са шматслойнай структурай электронна-дзірачных пераходаў (*p*-*n*). Праводзіць ток толькі ў адным кірунку (вентыль) і мае два ўстойлівыя станы: нізкай праводнасці (тырыстар закрыты) і высокай праводнасці (тырыстар адкрыты). Характарыстыкамі прапускання падобны да іоннага тыратрона, адсюль іншая (гістарычная) назва: **паўправодніковы тыратрон**.

У электрычную схему ўключаецца: катодам-анодам у сілавы ланцуг, катодам-кіроўным электродам у кіравальны ланцуг. Імпульс току ў кіравальным ланцугу прыводзіць да адкрывання тырыстара. Кіравальны імпульс фарміруецца вонкава або ўнутры самой прылады, напрыклад, фотаэфектам (фотатырыстар).

Тырыстар мае нелінейную разрыўную вольтамперную характарыстыку (ВАХ).

Асноўныя параметры: ток прапускання, час уключэння, час выключэння.

Канструкцыя тырыстара
---------------------

Мал. 1. Схемы тырыстара: a) Асноўная чатырохслаёвая *p-n-p-n*-структура b) Дыёдны тырыстар с) Трыёдны тырыстар.
Асноўная схема тырыстарнай структуры прадстаўлена на мал. 1. Яна ўяўляе сабой чатырохполюсную p-n-p-n прыладу, якая змяшчае тры паслядоўна злучаныя p-n пераходы J1, J2, J3. Кантакт да знешняга p-слоя называецца анодам, да знешняга n-слоя — катодам. У агульным выпадку p-n-p-n прылада можа мець два кіруючыя электроды (базы), далучаныя да ўнутраных слаёў. Прылада без кіруючых электродаў называецца *дыёдным тырыстарам* (або *дыністарам*). Прылада з адным кіруючым электродам называецца *трыёдным тырыстарам* або *трыністарам* (іншы раз проста тырыстарам).

Вольт-амперная характарыстыка тырыстара
---------------------------------------

Мал. 2. Вольтамперная характарыстыка тырыстара
ВАХ тырыстара (з кіруючымі электродамі або без іх) прыведзена на малюнку 2. Яна мае некалькі ўчасткаў:

* Паміж кропкамі 0 і (Vвo,IL) знаходзіцца ўчастак, адпаведны высокаму супраціўленню прылады — прамое запіранне (ніжняя галіна).
* У кропцы Vво адбываецца ўключэнне тырыстара.
* Паміж кропкамі (Vво, IL) і (Vн,Iн) знаходзіцца ўчастак з адмоўным дыферэнцыяльным супраціўленнемberu — няўстойлівая вобласць пераходу ва ўключаны стан.
* Участак ад кропкі (Vн,Iн) і вышэй адпавядае адкрытаму стану (прамой праводнасці).
* У кропцы (Vн,Iн) праз прыладу працякае мінімальны ўтрымліваючы ток *Ih*.
* Участак паміж 0 і Vbr апісвае рэжым адваротнага запірання прылады.
* Участак злева ад Vbr — рэжым адваротнага прабою.

Рэжымы работы тырыстара
-----------------------

### Рэжым адваротнага запірання

Мал. 3. Рэжым адваротнага запірання тырыстара
Два асноўныя фактары абмяжоўваюць рэжым адваротнага прабою і прамога прабою:

1. Лавінны прабойberu.
2. Пракол збедненай вобласці.

У рэжыме адваротнага запірання да анода прылады прыкладзена напружанне, адмоўнае адносна катода; пераходы J1 і J3 зрушаныя ў адваротным кірунку, а пераход J2 зрушаны ў прамым (гл. малюнак 3). У гэтым выпадку вялікая частка прыкладзенага напружання падае на адным з пераходаў J1 або J3 (у залежнасці ад ступені легіравання розных абласцей). Хай гэта будзе пераход J1. У залежнасці ад таўшчыні Wn1 слоя n1 прабой выклікаецца лавінным множаннем (таўшчыня збедненай вобласці пры прабоі менш Wn1) альбо праколам (збеднены слой распаўсюджваецца на ўсю вобласць n1, і адбываецца змыканне пераходаў J1 і J2).

### Рэжым прамога запірання

Пры прамым запіранні напружанне на анодзе дадатнае адносна катода, і адваротна зрушаны толькі пераход J2. Пераходы J1 і J3 зрушаныя ў прамым кірунку. Вялікая частка прыкладзенага напружання падае на пераходзе J2. Праз пераходы J1 і J3 у вобласці, якія прымыкаюць да пераходу J2, інжэкціруюцца неасноўныя носьбіты, якія памяншаюць супраціўленне пераходу J2, павялічваюць ток праз яго і памяншаюць падзенне напружання на ім. Пры павышэнні прамога напружання ток праз тырыстар спачатку расце павольна, што адпавядае ўчастку 0-1 на ВАХ. У гэтым рэжыме тырыстар можна лічыць закрытым, бо супраціўленне пераходу J2 усё яшчэ вельмі вялікае. Па меры павелічэння напружання на тырыстары зніжаецца частка напружання, якое падае на J2, і хутчэй узрастаюць напружанні на J1 і J3, што выклікае далейшае павелічэнне току праз тырыстар і ўзмацненне інжэкцыі неасноўных носьбітаў у вобласць J2. Пры некаторым значэнні напружання (парадку дзясяткаў або соцень вольт), так званым напружанні пераключэння *VBO* (гл. ВАХ), працэс набывае лавінападобны характар, тырыстар пераходзіць у стан з высокай праводнасцю (уключаецца), і ў ім устанаўліваецца ток, вызначаны напружаннем крыніцы і супраціўленнем знешняга ланцуга.

#### Двухтранзістарная мадэль

Мал. 4. Двухтранзістарная мадэль трыёднага тырыстара, злучэнне транзістараў і суадносіны токаў у p-n-p транзістары.
Для тлумачэння характарыстык прылады ў рэжыме прамога запірання выкарыстаем двухтранзістарную мадэль. Тырыстар можна разглядаць як злучэнне p-n-p транзістара з n-p-n транзістарам, прычым калектар кожнага з іх злучаны з базай іншага, як паказана на малюнку 4 для трыёднага тырыстара. Цэнтральны пераход дзейнічае як калектар дзірак, інжэкціруемых пераходам J1, і электронаў, інжэкціруемых пераходам J3. Узаемасувязь паміж токамі эмітара *IE*, калектара *IC* і базы *IB* і статычным каэфіцыентам узмацнення па току α1 p-n-p транзістара таксама прыведзеная на мал. 4, дзе ICо — адваротны ток насычэння пераходу калектар-база.

Аналагічныя суадносіны можна атрымаць для n-p-n транзістара пры змене кірунку токаў на процілеглы. На малюнку 4 відаць, што калектарны ток n-p-n транзістара з'яўляецца адначасова базавым токам p-n-p транзістара. Аналагічна калектарны ток p-n-p транзістара і кіруючы ток *Ig* уцякаюць у базу n-p-n транзістара. У выніку, калі агульны каэфіцыент узмацнення ў замкнёнай пятлі перавысіць 1, становіцца магчымым рэгенератыўны працэс.

Ток базы p-n-p транзістара роўны

*IB1* = (1 — α1)*IA* — *ICo1*.
Гэты ток таксама працякае праз калектар n-p-n транзістара.
Ток калектара n-p-n транзістара з каэфіцыентам узмацнення α2 роўны

*IC2* = α2*IK* + *ICo2*.
Прыраўняўшы *IB1* і *IC2*, атрымаем

(1 — α1)*IA* — *ICo1* = α2*IK* + *ICo2*.
Паколькі *IK* = *IA* + *Ig*, то

{\displaystyle I\_{A}={\frac {\alpha \_{2}I\_{g}+I\_{Co1}+I\_{Co2}}{1-(\alpha \_{1}+\alpha \_{2})}}}
Гэтае ўраўненне апісвае статычную характарыстыку прылады ў дыяпазоне напружанняў да самага прабою. Пасля прабою прылада працуе як p-i-n-дыёд. Адзначым, што ўсе складнікі ў лічніку правай часткі ўраўнення малыя. Такім чынам, пакуль член α1 + α2 < 1, ток *IA* малы. (Каэфіцыенты α1 і α2 самі залежаць ад *IA* і звычайна растуць з павелічэннем току.) Калі α1 + α2 = 1, то назоўнік дробу становіцца нулём і адбываецца прамы прабой (або ўключэнне тырыстара). Варта адзначыць, што калі палярнасць напружання паміж анодам і катодам змяніць на адваротную, то пераходы J1 і J3 будуць зрушаныя ў адваротным кірунку, а J2 — у прамым. Пры такіх умовах прабой не адбываецца, бо ў якасці эмітара працуе толькі цэнтральны пераход і рэгенератыўны працэс становіцца немагчымым.

Рыс. 5. Энергетычная зонная дыяграма ў рэжыме прамога зрушэння: стан раўнавагі, рэжым прамога запірання і рэжым прамой праводнасці.
Шырыня збедненых слаёў і энергетычныя зонныя дыяграмы ў раўнавазе, у рэжымах прамога запірання і прамой праводнасці паказаныя на мал. 5. У раўнавазе збедненая вобласць кожнага пераходу і кантактны патэнцыял вызначаюцца профілем размеркавання прымесей. Калі да анода прыкладзена дадатнае напружанне, пераход J2 імкнецца зрушыцца ў адваротным кірунку, а пераходы J1 і J3 — у прамым. Падзенне напружання паміж анодам і катодам роўнае алгебраічнай суме падзенняў напружанняў на пераходах:

*VAK* = *V1* + *V2* + *V3*.
Па меры павышэння напружання ўзрастае ток праз прыладу і, такім чынам, павялічваюцца α1 і α2. Дзякуючы рэгенератыўнаму характару гэтых працэсаў прылада ў рэшце рэшт пяройдзе ў адкрыты стан. Пасля ўключэння тырыстара ток, які праходзіць праз яго, павінен быць абмежаваны знешнім супраціўленнем нагрузкі, у адваротным выпадку пры досыць высокім напружанні тырыстар выйдзе са строю. Ва ўключаным стане пераход J2 зрушаны ў прамым кірунку (мал. 5, в), і падзенне напружання

VAK = (V1 — |*V2*| + V3)
прыблізна роўнае суме напружання на адным прамазрушаным пераходзе і напружання на насычаным транзістары.

### Рэжым прамой праводнасці

Калі тырыстар знаходзіцца ва ўключаным стане, усе тры пераходы зрушаныя ў прамым кірунку. Дзіркі інжэкціруюцца з вобласці p1, а электроны — з вобласці n2, і структура n1-p2-n2 паводзіць сябе аналагічна насычанаму транзістару з выдаленым дыёдным кантактам да вобласці n1. Такім чынам, прылада ў цэлым аналагічная p-i-n (p+-i-n+)-дыёду.

Адрозненне дыністара ад трыністара
----------------------------------

Прынцыповых адрозненняў паміж дыністарам і трыністарам няма, аднак калі ўключэнне дыністара адбываецца пры павышэнні напружання паміж анодам і катодам, то ў трыністары для гэтага выкарыстоўваюць падачу імпульсу току вызначанай працягласці і велічыні на кіруючы электрод пры дадатнай рознасці патэнцыялаў паміж анодам і катодам. Трыністары з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі прыладамі з «тырыстарнага» сямейства.

Выключаюцца тырыстары альбо паніжэннем току праз тырыстар да значэння *Ih*, альбо зменай палярнасці напружання паміж катодам і анодам.

Характарыстыкі тырыстараў
-------------------------

Сучасныя  тырыстары вырабляюць на токі ад 1 мА да 10 кА, напружанні ад некалькіх В да некалькіх кВ; хуткасць нарастання ў іх прамога току дасягае 109 А/сек, напружання — 109 В/сек, час уключэння мае велічыню ад некалькіх дзясятых долей да некалькіх дзясяткаў мкс, час выключэння — ад некалькіх адзінак да некалькіх соцень мкс; ккд дасягае 99 %.

Ужыванне
--------

* Электронныя ключы
* Кіруемыя выпрамляльнікі
* Ператваральнікі (інвертары)
* Рэгулятары магутнасці (трымеры)

Гл. таксама
-----------

* Дыёд
* Рэзістар
* Транзістар
* Тэрмістар
* Сімістар
* Ключ, электратэхніка

| ⛭Электронныя кампаненты |
| --- |
| Пасіўныя цвёрдацельныя | Рэзістар ·  Пераменны рэзістар ·  Падладкавы рэзістар ·  Варыстар ·  Кандэнсатар ·  Пераменны кандэнсатар ·  Падладкавы кандэнсатар ·  Шпуля індуктыўнасці ·  Кварцавы рэзанатар ·  Засцерагальнік ·  Самааднаўляльны засцерагальнік ·  Трансфарматар ·  Фотарэзістар |
| Актыўныя цвёрдацельныя | **Дыёд** ·  Святлодыёд ·  Фотадыёд ·  Паўправадніковы лазер ·  Дыёд Шоткі ·  Стабілітрон ·  Стабістар ·  Варыкап ·  Варыконд ·  Дыёдны мост ·  Лавінна-пралётны дыёд ·  Тунэльны дыёд ·  Дыёд Гана **Транзістар** ·  Біпалярны транзістар ·  Палявы транзістар ·  КМОП-транзістар ·  Аднапераходны транзістар ·  Фотатранзістар ·  Састаўны транзістар **Інтэгральная схема** ·  Лічбавая інтэгральная схема ·  Аналагавая інтэгральная схема **Тырыстар** ·  Сімістар ·  Дыністар ·  Мемрыстар ·  Фотатырыстар |
| Пасіўныя вакуумныя | Барэтар |
| Актыўныя вакуумныя і газаразрадныя | **Электронная лямпа** ·  Электравакуумны дыёд ·  Трыёд ·  Тэтрод ·  Пентод ·  Гексод ·  Гептод ·  Пентагрыд ·  Актод ·  Нанод ·  Механатрон ·  Клістрон ·  Магнетрон ·  Амплітрон ·  Плацінатрон ·  Электронна-прамянёвая трубка ·  Іканаскоп ·  Лямпа бягучай хвалі |
| Прылады адлюстравання | Электронна-прамянёвая трубка ·  ВК манітор ·  Святлодыёд ·  Газаразрадны індыкатар ·  Вакуумна-люмінесцэнтны індыкатар ·  Сцяжковы індыкатар ·  Сямісегментны індыкатар |
| Акустычныя прылады і датчыкі | Мікрафон ·  Дынамік ·  Тэнзарэзістар ·  П'езакерамічны выпраменьвальнік |
| Тэрмаэлектрычныя прылады | Тэрмістар ·  Тэрмапара ·  Элемент Пельцье |

|  |  |
| --- | --- |
| ⚙️   Слоўнікі і энцыклапедыі | Вялікая расійская (старая версія) · Вялікая расійская (навукова-адукацыйны партал) · Britannica (онлайн) · Treccani |
| Нарматыўны кантроль | BNF: 11933674d · GND: 4060020-8 · LCCN: sh85135157 · Microsoft: 121922863 · NKC: ph538431 |