Thyristoren - Gerlach, W.

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Résumé :
Der Thyristor ist ein Halbleiterbauelement mit einer pnpn? Struktur, Bild I. Er vermag bei positiver Spannung zwi? schen der auBeren p-Zone (Anode) und der auBeren n-Zone (Kathode) zwei stabile Zustande anzunehmen, einen sperren? den und einen leitenden. Seine Strom-Spannungs-Kennlinie, Bild II, weist dementsprechend bei dieser Polaritat einen Sperrbereich und einen DurchlaBbereich auf. Diese Eigen? schaft wird zum Schalten von Strom ausgenutzt. Urn den Thyristor vom sperrenden in den leitenden Zustand zu bringen, muB der Strom grundsatzlich tiber einen gewis? sen Schwellwert angehoben werden. Das geschieht normaler? weise durch einen Strompuls, der tiber den SteueranschluB (Gate) in eine der beiden inneren Zonen eingepragt wird. Eine andere Moglichkeit besteht z.B. darin, die Anoden? spannung so weit zu steigern, daB die Kippspannung (U ) BO tiberschritten wird, Bild IIa. Wenn der Thyristor eingeschaltet oder geztindet ist, ver? halt er sich wie eine Diode, Bild lIb. Er vermag dann in K th d a 0 en IK n IG p 8 Steu er- un (Gate) schl n p Anode! !IA a b Bild I. Thyristor. a) pnpn-Struktur, b) Schaltsymbol 13 Durchlallbereich --------, -j ROckworls- Vorworls- Sperrbereich a b Bild II. Strom-Spannungskennlinie des Thyristors. a) ohne Steuer strom b) mit Steuerstrom IG>I . IH Haltestrom, GT IGT Zlindstrom U Kippspannung.

Sommaire:
1 Funktionsprinzip des Thyristors.- 1.1 Ersatzmodell des Thyristors.- 1.2 Schaltkriterium.- 1.3 Zeitverlauf der Str?me.- 1.4 ?bergang vom Sperr- zum Durchla?zustand.- 1.5 Der station?re Durchla?zustand.- 1.6 Statische Strom-Spannungskennlinien.- 1.7 Ausgezeichnete Kennlinienpunkte.- 1.8 Thyristor-Ersatzmodell und Experiment.- 2 Statisches Verhalten des Thyristors bei Vorw?rtspolung.- 2.1 Stromloser Zustand.- 2.2 Spannungsaufteilung.- 2.3 Wechselseitige Beeinflussung der pn-?berg?nge.- 2.4 Ladungsgleichgewicht.- 2.5 Kennliniengleichung.- 2.6 Ladungstr?germultiplikation.- 2.7 Kennlinienkonstruktion.- 2.8 Kennlinienberechnung.- 3 Theorie der Durchla?charakteristik.- 3.1 Allgemeine Vorbemerkungen.- 3.2 pin-Dioden-Modell.- 3.3 Die verschiedenen Bereiche der Durchla?charakteristik.- 4 Sperrverm?gen.- 4.1 Sperrverm?gen in R?ckw?rtsrichtung.- 4.2 Sperrverm?gen in Vorw?rtsrichtung.- 4.3 Verbesserung der Vorw?rtssperrf?higkeit durch Emitterkurzschl?sse.- 4.4 Einflu? der Halbleiteroberfl?che auf die Sperrf?higkeit.- 4.5 Ma?nahmen zur Verhinderung des Oberfl?chendurchbruchs.- 5 Methoden zur Analyse der Schaltvorg?nge.- 5.1 Quasistatische Behandlung.- 5.2 Strombilanz bei schnell ver?nderlichem Strom.- 5.3 ?bergangsfunktion.- 5.4 Frequenzgang.- 5.5 Ladungssteuerungsmodell.- 5.6 Ladungssteuerungsmodell im Vergleich mit den beiden vorhergehenden Analysenmethoden.- 5.7 L?sung der zeitabh?ngigen Strom- und Kontinuit?tsgleichung.- 6 Einschaltverhalten.- 6.1 Qualitative Beschreibung.- 6.2 Berechnung des Einschaltvorganges bei schwacher Injektion in den Basiszonen.- 6.3 Berechnung des Einschaltvorganges bei starker Injektion in der n-Basis.- 6.4 Zur Theorie des Einschaltvorganges auf der Basis des Ladungssteuerungsmodells.- 6.5 Auswirkung verschiedener Effekteauf den Einschaltvorgang.- 7 Die Steuerstromz?ndung gro?fl?chiger Thyristoren.- 7.1 Einf?hrung.- 7.2 Prim?rer Z?ndbereich.- 7.3 Transiente Ladungstr?ger- und Potentialverteilung.- 7.4 Ausbreitungsvorgang.- 7.5 Theoretische Modelle der Z?ndausbreitung.- 7.6 Experimentelle Untersuchung der Z?ndausbreitung.- 7.7 Auswirkung der Z?ndausbreitung auf die dynamischen Thyristoreigenschaften.- 7.8 Methoden zur Erh?hung der Einschaltbelastbarkeit.- 8 Das Ausschaltverhalten.- 8.1 Einf?hrung.- 8.2 Tr?gerspeichereffekt.- 8.3 Kenngr??en.- 8.4 Abrupte Stromkommutierung.- 8.5 Berechnung der Schaltzeiten nach dem Ladungssteuermodell.- 8.6 Zur exakten Berechnung des Ausschaltvorgangs.- 8.7 Ausr?umvorgang bei starker Injektion in beiden Basiszonen.- 8.8 Ma?nahmen zur Verk?rzung der Freiwerdezeit.- 9 Vom Thyristor abgeleitete Bauelemente und spezielle Gate-Konfigurationen.- 9.1 Die bidirektionale Thyristor-Diode (Diac).- 9.2 Gate-Konfigurationen zur Z?ndung bidirektionaler Thyristoren.- 9.3 Der Bidirektional-Thyristor mit vier Torfunktionen (Triac).- 9.4 Der abschaltbare Thyristor.- 9.5 Der lichtz?ndbare Thyristor.