بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

1

الفصل األول

أنصاف نواقل القدرة )االستطاعة(Power Semiconductors

:Power Transistor ترانزستورات القدرة -1-1( مت يثتا اسستل اقيثزية ثتم قا هيتة ت PT) Power Transistorإن ترانزستوراا اقدتةا

.واجليرد اقاةقثم بأهنة خمصصم قهوثةاا اقاةقثم عنيةإمنة متوةز BJTترانزسوراا وايتتة و زا تتب( وبةقوتتة تنتترن ثنتترومرماقاةديتتم تنتترن اقدةعتتة ادثدتتم تتةا ) BJTيف ترنزستتوراا

≈1 α وβ ندت يف دث تم إىلكبري مة يف ترانزستوراا اسستوعةعم تثتوي زيتةد مدةستة ابدة تة يتة يت د α وβ ذقك تتتتتزداد اق تتتتاة بتتتتج اسدعتتتتة نوثجتتتتم قزيتتتتةد كتتتت . يف اقدةعتتتتة سحتتتتتةد يتتتتةمة اق تتتت نمنوثجتتتتم

.نزسوراا ددا اقيت تا ل عنة ة ذه اقرام ةيم اقرصة وبةقوة تدل اقدث م اقاظ ى قهر تا تتتل عنتتتة تتتترددا تتتتةاادب وبةقوتتتة تتتتتن ترانزستتتوراا اقدتتتةا بهتتتع ستتتام وصتتتهم ال تتت س اقبثنتتتر ت

.KHZ200100زمنخيضم س توجةو ياتتتن انو تتتةا يتتتةمة تتت نم كجيتتتري تثتتتب يتتتة اتتتل عةقثتتتم عتتت بةعتتتا اقرانزستتتورا إن متتتروا تثتتتةاا

BRمينتت إهلة تتة وتصتتبم مدةومتتم اقتتةال صتتةري عبتتةا عتت مدةومتتم ابدتتم اقدةعتتة بصتتةري ERمدةومتتم اقبةعتتا

ب متة وصتهم ال ت عت اريتحم الترس ترانزستوراا اقدتةا عتةد متة تدتةد قتذقك 10اقيت تبهتع دث ويتة يترا مئة اسوم وبضام اقنثهر وم عنة تثةا ي ةو إىل واية مبري. توراوح دث م مدةوموية بج

احلتتراا )تثتتةا اقو تتب اقان تت ( اقو تتر متت زيتتةد م تتةيم وصتتهم ال تت تتتزداد دث تتم تثتتةا 0CBI ويصتتل

BJTترانزستتورا مترا مدةانتتم مت مترتج إىل التتة βوكتتذقك اخنيتة αإن اخنيتة .إىل بضتام مثهت مبتترياقاتتتتتتتتتتتتتتتتتةد اتتتتتتتتتتتتتتتتتل من نثتتتتتتتتتتتتتتتتتة ا تتتتتتتتتتتتتتتتتر دريبتتتتتتتتتتتتتتتتتم متتتتتتتتتتتتتتتتت باضتتتتتتتتتتتتتتتتتية عنتتتتتتتتتتتتتتتتتة اقوثتتتتتتتتتتتتتتتتتةاا اقاةقثتتتتتتتتتتتتتتتتتم )سن

00 , CBECCEBC IIIIII . ب ية ي د إىل ت ر ة غري اعثم عنة تضخثي اإل ةا)

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

2

عنة تص ثي ترانزسوراا اقدةا ب ماةجلم اقدضةية اقوةقثم: .اسسوعةعم احلراايم املبةد حت ج اقوبةدل احلراا وزيةد -

.اقا ل عهى زيةد عةمل تضخثي اقوثةا -

.حت ج ا راص اقردديم -

حتســني التبادل احلراري وزيادة االستطاعة احلرارية املبددة: -أ

كتتت بنجيتتتري متت بتتترد اجليتتتة عهتتتى CBVينتترن بتتترد اجليتتتة عهتتى وصتتتهم ال تتت ا ملن تتتةز عن تتثة قذقك تةجلزء اسسةس م اسسوعةعم احلراايم تورقة يف منعدم .EBVوصهم اقبةعا

CJ م ديم إىل اتت دا تةاسستتتتوعةعم احلراايتتتتم املورقتتتتة يف تتتتب تبةيتتتتة قتتتتذقك يتتتتراا بهتتتتراا نصتتتتص ا قنةدتتتتل املصتتتتنر منيتتتتة ال تتتت .

تو تةد .امل ت رح اتة اقرانزسورا إىل اقرسط احملتثط يثتا س توجتةوز يتراا اقرانزستورا اقدث تم احلةيتم اقاظ تى اسسوعةعم اقاظ ى اقيت يو هية ترانزسورا اسسوعةعم بةقاةدم اقوةقثم:

t

wj

R

TTP

max

max

واقتتتيت اسستتتوعةعم اقاظ تتتى اقتتتيت يو هيتتتة اقرانزستتتورا كتتت متتت اسستتتوعةعم اقضتتتة ام دااهتتتب تنتتترن تتتب ن : ت ةو

CIVP ) بتتترد اجليتتتة عهتتتى وصتتتهم ال تتت Vيثتتتا:

CBV.)maxjT- احلةيتتتم قبهتتتراا نصتتتص اقنةدتتتل دا تتتم احلتتتراا90)قهجرمتتةنثرم املصتتنر منتتب ال تت وت تتةو 100C o) 200150(قه تتثهنرنو( C.

WT- دا تتم يتتراا.اقرستتتط احملتتتثط

tR- بتتتت وتدتتتةا اقرستتتط احملتتتثطاملدةومتتتم احلراايتتتم مل تتتةا اقوتتتةتحم احلتتتراا متتت وصتتتهم ال تتت إىل (W/°C( قهرانزستتتتتوراا ب وت تتتتتةوBJT ( اقاةديتتتتتم

mW

CRt

7.05.0 )صتتتتتةر با تتتتتر متتتتترا تتتتت و ب قرانزسوراا اقدةا .بةقن بم

maxP- تبةيتة ة يف اقرستط ااقرانزستور اسسوعةعم احلراايم اقاظ تى اقتيت ي توعث .(W)بت وتدةااحملثط متتت اقاةدتتتم اق تتتةبدم تتتة ن

maxP تتتتزداد عنتتتةمة تتتتنخيtR. يتتتوي إندتتتةص

tR برصتتتل ال تتت مبة تتتر .جب ي اقرانزسورا اقذ يجيبت عهى م د حنةس و ملنثرم ذ سعم كبري قزيةد اقوبةدل احلراا

تتي اقرانزستتورا ييصتتل متتة إذا كةنتتت اقتتةاا امل تتوخةم تثيتتة اقرانزستتورا س ت تت م بوتتأاي ال تت ب إىل زيةد كبري يف املدةومم احلراايم ذه اق رحيم س ت د .ع امل د ب رحيم ادثدم عةزقم كيربة ثة

tR.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

3

.ستتعم املتت د احلتتتراا م تتةيمو اقاةدتتم بتتتج دث تتم اسستتوعةعم احلراايتتم املبتتتةد a-1-1) ) يبتتج اق تتنل ( اقاةدتتتتتم بتتتتج املدةومتتتتتم احلراايتتتتتم قه تتتتت د وم تتتتةيم مدعاتتتتتب يف اقر تتتتتاثوج اق تتتتتةدرقثم b-1-1ويبتتتتج اق تتتتتنل )

.واستدثم. ) اقر اق ةدر تضل م اقر استد (

1-1الشكل

ب_ زيادة عامل تضخيـم التيـار وحتسني اخلواص الرتددية:

عنتتتة تثتتتةاا عةقثتتتم تصتتتل إىل ع تتترا اسمبتتتريا تتتذا تتتب ن تنتتترن ترانزستتتوراا اقدتتتةا تا تتتل ت تت ى تتة ر )املزاوتتم و ترانزستتوراا اقدتتةا م تتةيم وصتتهم اقبةعتتا كبتتري ب و تتذا يتت د إىل تتة ر يثتتز يف

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

4

اقدةعتة ب يثتا تنترن -اسحن ةا( وتوجهى يف ااوة كجيةتتم تثتةا اقبةعتا عهتى خموهتص تزاء وصتهم اقبةعتا صتتتةريم يف مركز تتتة. وستتبب تتتذا اساتتتوة تتر ن تثتتتةا اقدةعتتتة تتتم عظ ثتتتم عنتتة التتتثط تتتذه اقرصتتهم و اقنجية

( ين تتتب بتتترد يتتتة يف اقدةعتتتة )انظتتتر املوجتتتب حنتتتر دعتتتب اقورصتتتثل )اقتتتذ ينتتترن عهتتتى تتتنل اتتتة عتتتةد(ب بةقنوثجم يونتةد ك ترن اقدةعتة بة تةه نصتص اقدعتر تثظيتر رتة ل كيربتة اتل يتةمة 1-2اق نل

اق نم اسسةسثم )اقجيدر ( تصةا سةسة م رانب اقبةعا ية ي د إىل ت خج ذه اجلرانب.

ترانزستور متعدد البواعث 1-3الشكل 1-2الشكل

اقياتةل مت اقدةعتة اقتيت تنترن كت بنجيتري مين إهلةل التر تذه اقظتة ر سهنتة حتتة عهتى اجلتزء غتري راا متتت دعتتتر اقبةعتتتا سستتتبة تصتتت ث ثم. وقنتتت متتت تتتل حت تتتج ا تتتراص اقردديتتتم وكتتتذقك احلتتتة متتت يتتتق ندتتةص ا هم دون إ ام اقرصتت ثتتل ستت ة تده وتت ق ة هم وب ةيم اقرصتت ندتتةص م تت وي إ يتت ورا نزستت ةاا اقرا ثتت و

بةعتتا ه ة ق ثط اإل تت ةد احملتت ورا وذقتتك بزيتت نزستت ة اقرا قتتيت يو هيتت وذقتتك جباتتل اقبةعتتا عبتتةا عتت ا 1-3. اةية كجيري ك ة يف اق نل

مب تتثط براعتتا اقرانزستتوراا تتذه مواتتةد اقبراعتتا ومتوتتةز بةقرانزستتوراا اقرانزستتوراات تت ى تتذه يت د إىل زيتةد اسستوعةعم اقنهثتم قهرانزستورا دون زيتةد ستام كبري ن بثة وكذقك سعم ال اسمتر اقتذ

وصهم اقبةعاEJC.ية ي د إىل حت ج ا راص اقردديم قب .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

5

ملثنترون مسةكتم اقدةعتة إىل ايف ترانزستوراا اقدتةا وذقتك بتندتةص اقرصترل إىل تترددا عبترا مرتياتممين إس ن اقدةعتتة اقردثدتتم مينتت ن بβو αزيتتة متت ستترعم اسستتوجةبم اقردديتتم ويزيتتة و تتزاء املثنتترون و تتذا ي

تدنثتة اقهثتزا م ااستوخةاغتي منتةاحم احلجتز يف دصتر يتةو تنرن مسةكوية غري مو ةويم يتة يزيتة مت اعتر جلال اقدةعة موجةن م اق ةكم.

يف اقردتتت احلتتة تصتتن ترانزستتوراا دتتةا عةمرديتتم تت بتتج ا تتراص اقردديتتم واتتراص اسستتوعةعم و ة ماةمل تضخثي عةل.

:ترانزستورات القدرة العامودية ذات الوصلة ثنائية القطبية -1-1

دتتتتةا حت تتتل تثتتتتةا عتتتةل اهتتتتت تركثتتتب واتتتتراص وستتتتهر عتتتةل و يتتتتة اقا تتتتل عهتتتى احلة تتتم إىل ن اقصةري اقاةد . BJTترانزسورا اقدةا خموهيم متةمة ع اقرانزسورا

.بنية ترانزستور القدرة العامودي ذي الوصلة ثنائي القطبية -1-1-1وم تتتورية تتتةبم ابدةتتتتب n-p-nبنثتتتم ترانزستتتورا اسستتتوعةعم اقاتتتةمرد نتتتر 1-4يبتتتج اق تتتنل

و ر يوأقص م ابدم بةعا ذا تركثز عةل حلتةمة اق ت نم وابدتم دةعتة ذا كجيةتتم مورستعم حلتةمة اق نم مة ابدم ال تدة تد ث ية إىل د ج:

تةعى منعدم ر ال وتنرن ذا ةبم دهثهم. nاملنعدم -تةعى منعدم اجلر وتنرن تةبوية يةالهتم مل تورش تةبم اقبةعتا. وتدترم تذه اقعبدتم مبي تم nاملنعدم -

وصل اقرانزسورا م اقةاا ا ةا ثم. BJT دعتتتة ترصتتتثل )ر تتت بةعتتتا دةعتتتة ( وقتتتب نيتتتل امتتتز اقرانزستتتورا قرانزستتتورا اقدتتتةا الةالتتتم اقاةد .يو ثتتز اقركثتتب اقاتتةمرد قهرانزستتورا بنتت ستتعم مدعاتتب يتتة ي تت م جبريتتةن تثتتةا كبتتري عتت ه و اتتل

ستتعم املدعتت اقنبتتري اتتل املدةومتتم احلراايتتم قهرانزستتورا نتتتت مدةوموتتب صتتةري النتتةء اقورصتتثل. بةإل تتةتم قتتذقك صةري ية يبد يراا اقرانزسورا وتبةية ة حتت اق ثعر .

ن مسةكم ابديت اجلر حتةد اجلية اقذ يو هب اقرانزستورا وبةقوتة يتة اهنثتةا اقرانزستورا قتذقك إ تنرن ذه اق ةكم كبري )مئة املثنرومر(.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

6

بنية ترانزستور االستطاعة العامودي 1-4كل شال

كبريتتتج تتب ن تنتترن مسةكتتم اقدةعتتة صتتةري إىل يتتة مادتترل إس βو αمتت تتل احلصتترل عهتتى

وبةقوتتتتة يتتتتنخي يتتتتة اقاةقثتتتتم در هجيتتتتقاقرانزستتتتورا ن ختيتتتتث مسةكتتتتم اقدةعتتتتة ي تتتت ء إىل دتتتتةا حت تتتتل بتتتج احلتتتةقوج وتتتتراوح بتتتج عتتتة مثنتتترومرا وستتتع مجيهتتت تتتلكمسةكتتتم اقدةعتتتة وتتتةاخت اسهنثتتتةا قتتتذقك

.اقاةد ترانزسورا دةعة بةملدةانم م مسةكم وع را املثنرومرا و دث م كبري تصن ترانزسوراا اقدةا اقا هثم ببراعا ومةاال دراعة مواةد عهتى تنل صتةب تثدم ك تة تر

إىلاقوثتتةا و تت تتة ر متت امل نتت ن تتت د احن تتةا اقةتتر متت ذقتتك تتر منتت التتر .1-5مبتتج يف اق تتنل ومتتم اسومثتتم اعتتا ضيتت بتتةواه املدةر اقبمواتتةد ترانزستتورا تصتت ثي إن اهنثتتةا التتةنر وت تتل يف ع تتل اقانصتتر.

.اقرانزسورا داال املبةد اقعيثهثم يف م ةا اقوثةا يف اقدةعة ية ي ةعة عهى ختيث اسسوعةعم

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

7

الرتانزستور متعدد البواعث. 1-5الشكل

اقربم اي اقدةعة اق ثنم ن بثة يف ترانزسوراا اسسوعةعم ت بب نإ B

C

I

I يتراوح يثتا

اقوصتتةمثي نتتتت قتتذقك اقوعبثدتتة كجيتتري متت يف غتتري مرغتتر تثتتباسخنيتتة و تتذا .51اىل 11عتتةد بتتج تاوتت تعتتريرا قراتزستتورا 1-6املبثنتتم يف اق تتنل BJT ترانزستتورا قرصتتهم دااقثنةوتترن امل قيتتم متت ويثتتة اقبهتترا

اقدةا .

ياعى ابم اقوثةا يف زو دااقثنةورن بةقاةدم: DMDMB

( )

C CM CD M ED CD

B B B

CD M CD BD M D M

B

I I I I I

I I I

I I I

I

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

8

توصيلة دارلينغتون 1-6الشكل

مقطع عرضاين عمودي لبنية توصيلة دارلينغتون يف بلورة واحدة. حيث تقسم طبقة القاعدة إىل 1-7الشكل

. قسمني بواسطة مادة ثاين أكسيد السليكون

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

9

1-7. يبتتج اق تتنل قهتتزو كبتتري ن تتبثة اقنهثتتم اقياةقتتم صتتةري تنتترن متت ن كتتل ترانزستتورا قتتب تتر قو 6-1ك تتة مبتتج يف اق تتنل 1Dيضتتة النتتة مدعتت ع تترد يف ترانزستتورا دااقثنةوتترن ويثتتة اقبهتترا .

و اجل ريم اقنةمهم. اقةاا نصص اجل ريم قوعبثدة 2D ونضثص اقجينة بMقهرانزسورا اقر ثل زم اقدع :BJTأمبري لرتانزستورات القدرة -خواص الفولت 2-1-1-

)(ا تتتتر اتتتتراص ن CEC VfI قرانزستتتتورا دتتتتةاnpn و ثتتتتز املن نثتتتتة تب 8-1مبثنتتتتم يف اق تتتتنلرانزستورا دااقثنةوترن ويثتة اقبهترا ت تبب متة اراص ا تر ق ن املواةد ع باضية ي ب دث م تثةا اقدةعة .

ا راص مبة يه : ذهتو ثز . 1-8 ر مر رد يف اق نل

عليها منطقة شبه التشبع واالهنيار الثانوي. مبني n-p-nنوع BJTخواص اخلرج لرتانزستور القدرة 1-8الشكل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

11

ب تت عتتةلال اتثتتةينتترن قرانزستتورا عنتتةمةت تتهثعب عهتتى ا بةعتتا عظ تت مينتت –ير تتة يتتة ر تت :أوالبتتج ال تت عظ تتاسيتتة اجلقصتتير تتتأن ي تتةو اتثتتةا اقدةعتتة يصتتبم عنتتةمة .SUSBV ن تت تتذا اجليتتة اقبةعتتا عنتتةمة تنتترن داا اقدةعتتة ميوريتتم –و تتر يتتة اهنثتتةا ال تت CEOBVدث تتم إىلواقبةعتتا يتتزداد

عنتةمة إسكبري ا در اقرانزسورا ي ىعه يعبحم س بسن دةا اقرانزسورا عهى اقو لمةش واذا اجلية ندثل تتتر يتتتة اسهنثتتتةا بتتتج CBOBVاجليتتتة اقدعتتت .يف يةقتتتم اقرانزستتتورا تنتتترن اقدةعتتتة داا ميوريتتتم وينتتترن

و تتذه CEOBVاجليتتة كتت متت تتذا ن إاحلدثدتتم يف نتترن داا اقبةعتتا ميوريتتم.تاقدةعتتة عنتتةمة –ال تت ذا اقبةعا امليورح. ثدعواقيف مة ي ى دااا مثز ت وخةم

يتة بتج ال ت واقدةعتة قهرصتهم ةنشاتتنوج ع اهنثةا اسو املنعدم اقيت ت ى عةد منعدم اسهنثةا: ثانيا ةهنثتتتةا ب وتراتتتتحموبتتتةد تثيتتتة ت اقتتتيتب اقدتتتةا اقنبتتتري بب تتت يتتتةتيةدي تتتب تتتذه املنعدتتتم .عتتتة تثتتتةا يتتت د ملتتتروا ب اقدتةا اقنبتري بب توذقتك املنعدم امل ة بةسهنثةا اقجيةنر تب تيةدييتة ب تنل اتةص يضتة اقرانزسورا.

ت تل و ةنتشاقجيةنر خموهتص عت صتل اهنثتةا ات صل اسهنثةا .الةد م نصص اقنةدلةد يف منةاحم وبت اقيت اقرانزسوراا النة ثم اقدعبثم مرتبط غةقبة بةسهنثةا اقجيةنر .

ترانزستتتوراا اقدتتتةا وترانزستتتوراا بتتتج مبتتتري -متتت اتتتراص اقيرقتتتت امل نتتت مةيظوتتتب اقتتتر ثل اقيتتتر : ثالثـــا املر تتتت م يفيف ترانزستتتتوراا اقدتتتتةا املر تتتترد امل تتتت ة مبنعدتتتتم تتتتبب اقو تتتتب املنعدتتتتم تتتت امل تتتتورش املنعدتتتت

. ترانزستتتوراا اقدتتتةا ل تتت ر اجلتتتقعبدتتتم ا يثيتتتم قة تتتةبمنوثجتتتم تتتبب اقو تتتب تتتت نعدتتتم . 1-8اق تتتنل ترانزسوراا امل ورش املنعد س متهك ذه املثز قتذقك س تبتة تبب اقو تب . تث تة عتةا ذقتك قنتة اقنترعج

م اقرانزسوراا نيل اقصية .

(إىل رتتتتتةل اإل تتتتتبة (A)عنتتتتتة ع تتتتتل اقرانزستتتتتورا ك يوتتتتتةح يتتتتتوي اسنودتتتتتةل متتتتت رتتتتتةل اقدعتتتتت )اقندعتتتتتم تانتتة اسنودتتةل متت يةقتتم اقدعتت إىل يةقتتم اإل تتبة ميتتر بدتتثي MNعهتتى اتتط احل تتل داوجااقتتر ( B)اقندعتتم

يدةبهيتة بترد يف اجليتة عهتى اقرانزستورا زيتةد يف اسستتوعةعم ( اقتيت (…,Ic1, Ic2انودةقثتم قوثتةا ال ت .اقضة ام يف اقرانزسورا

بةإل ةتم قذقك تتةن اسنودتةل مت رتةل اقدعت إىل رتةل اإل تبة يراتدتب زيتةد تةا ثتم يف تثتةا اقدةعتة (BI .يتة يزيتتة ععةقتتم اقرانزستورا ) قتتوةيف كتتل تتذه اق تهبثة تصتت ثي اقجيةيرستتورا اقتذ حيدتتحم ختيتتث دث تتم

( Aاسستتوعةعم اقضتتة ام وزيتتةد ستترعم تزايتتة اقوثتتةا يف اجليتتةز. يثتتا يتتزداد اقوثتتةا باتتة تتتوم اقجيةيرستتورا)اقندعم

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

11

مت تنتةد يف بترد Bإىل A تديتز دث تم اقوثتةا مت ب نل كبتري سحتتة مت دث وتب سترش مدةومتم احل تل .Cبةقوزاية يىت اقندعم -باة ذقك -جلية عهى اقجيةيرسورا وت و ر دث م اقوثةا ا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

12

Thyristor: الثايرستور 1- 2- نرال ول مر ركم اقذ نوجوب س اقدةا ر اقجيةيرسوراإقنرونة يف إن اقانصر اقر ثل اقجيةيرسورا منذ ذقك احلج حيل الل اقنجيري بة . 1957عةم "General Electric" اسمرينثم كإقنري

وانو ر بذقك بم اس يز اقنيربة ثم مجيل اقص ةمة امليرغم واملضخ ة املةنةاث ثم واقنيربة ثم وغري ةاسوا ةقب ب نل واس يف رةل اقدثةد اآلقثم واقو ني بةآلس ويف خموهص اقوجيثزا واقدراا اقنيربة ثم

اآلقثم.

- Semiconductor (SCR) دتتتتتتةد نرنثم املثهثستتتتتتي املدرمتتتتتتة اق تتتتتتاعهتتتتتتى اقجيةيرستتتتتتوراا يعهتتتتتتحم

Controlled Rectifier وذقك إ ةا إىل إمنةنثم اقو ني ع اريتحم اقبرابتم و يثةنة املدرمة نصص املدةد .turn-off تدط وقثل بةإلغة turn-onبه ظم اقيوم

: الثايرستورميزات :منية مدةانم بةس يز اقيت يل الهية ي نة كجيري يو ثز اقجيةيرسورا .ر عهى زاء مو ركموحي ايثص اقرزن وصةري احلجي وس -1 إىل 2 بثن تة يف اقصت ةمة امليرغتم يتراوح بتج بتترقت 2 إىل 1يوجةوز س برد اجلية عهى ارتثب صةري -2

ت.ترق 18 .عةقثمرالردثوب مذو موةنم مثنةنثنثم عةقثم وضةم ارية و -3 .يصةا جثجة ميننب اقا ل بأ و اثم يىت يف اقيضةء وس -4 .- 15إىل C + 65 قب رةل حت ل يراا كبري م -5

.قها ل ترايم ب ة زيويو و ب رعم اسوجةبم عةقثم -6

اسستتتوعةعم املنخيضتتتم )عتتتة مئتتتة متتت ا ذ متتت اقن تتتةذ ا ةاءقتتتب تعبثدتتتة عه ثتتتم وصتتتنةعثم كجيتتتري ابوتتت -7 .نثهرواد(قاسسوعةعم اقاةقثم )عة آس م ا ذا ىل اقن ةذ إ اقراد(

.sec. 35-1.)اإلغة ( يرا ىل زم اريل سسواةد اراص احلجز إحيوة س-8

نزستتتوراا ك يتتتةتثم وصللتصتتتل قهتتتةااا ااحلة تتتم قوصتتت ثي اقجيةيرستتتوراا عنتتتة استتتوا ةل اقر ن تتتأ م يف واسقنرونثتتتم يثتتتا تنتتترن اسستتتوعةعم اقضتتتة ام يف اقجيةيرستتتوراا دتتتل متتت اسستتتوعةعم اقضتتتة ااقنيربة ثتتتم

.13-1اقرانزسوراا ك ة يف اق نل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

13

11-1الشكل

بنية الثايرستور: -1-2-1

يا تتل عهتتى دتتةد ب تتنل غتتري كةمتتلم م نصتتص نةدهتتذو بنثتتم بهرايتتم إقنتترو عنصتتر تتر :الثايرســتور p1-n1-p2-n2ابدتتتة ابتت منتترن متتت يجتتز اجليتتة امل تتتهط عهثتتب إىل يتتتج إععة تتب نبضتتتم عهتتى برابوتتتب

n2املصتتاة واقعبدتتمابدتتم ت تتنل p1 وىلاس اقعبدتتم .ومتتزود بدعتتب قهتتو ني )برابتتم( وقتتب مصتتاة وميتتبط تت ابدتتم n1واقعبدتتم باقدثتتةد و تت ابدتتم اقتتو ني p2 دتتم اقةااهثتتمبواقع بامليتتبطابدتتم اساتتري ت تتنل

ووصتتهم اقدثتتةد ) و aJ: وصتتهم املصتاة n-pمت التتة وصتة اقجيةيرستتورا يوتأقص(. 14-1اق تتنل) احلجتز123يرمز ذه اقرصة يثةنة .kJووصهم امليبط cJاقرصهم املركزيم( ,, JJJ .عهى اقرتثب

.ابدم احلجز p2 ابدم اقو ني و n1يف با احلةس اقنةدا تنرن :مةيظم قهجيةيرستتتورا ماقةااهتتتقبنثتتتم متتتة ا .امتتتز اقجيةيرستتتورا يف اقتتتةااا اقنيربة ثتتتم (cو14d-1اق تتتنل) يبتتتج

.(b 14-1اق نل)اق نل م يفثنت ب( BKDY-15قهجيةيرستتتتورا مثنتتتترون 15ت تتتتةو ) مستتتتك اقعبدتتتتة بنرهنتتتتة n1احلجتتتتزتو ثتتتتز ابدتتتتم

تونترن مت و nو ت مت اقنتر تةا دهثهتم اسسةستثم( يةمة اق نم تثية ) قنرونة وتنرن كجيةتم اإل اق تتتت ةكم يتمورستتتعوتنرنتتتةن pمتتت اقنتتتر تتتة ي ت p2واقدثتتتتةد p1. متتتة ابدوتتتة املصتتتاة نرن اقندتتت ثاق تتته

وتو تتتنل بن تتتر تتترا ب دةبهتتتم الةالثتتتم اقنجيةتتتتم يتومورستتتع مثنتتترون( 8 ت تتتةو BKDY-15 )قهجيةيرستتتورا n1وبتتترا عهتتتى اجلةنتتتب اقاهتتتر قهعبدتتتم p1قو تتتنثل n1ونتتتةت ) ملنثتتترم عهتتتى اجلةنتتتب اق تتتيه قهعبدتتتم اق

( BKDY-1قهجيةيرستتتتورا مثنتتتترون 15ت تتتتةو ) بصتتتتةر مسةكويتتتتة n2ابدتتتتم امليتتتتبط . تو ثتتتتز ( p2قو تتتتنثل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

14

ا تثتةا و قتذقك عنتة متر اقي تيرا()ت نل بن ر را ب وا بتم اةستثم اقونتةت قنرونة إلوبةقنجيةتم اقاةقثم قيتتتتة ي تتتتيل تتتتر تتتتذه تتتتر تباتتتتا تتتتذه اقعبدتتتتم إقنرونتتتتة كجيتتتتري إىل ابدتتتتم اقدثتتتتةد ت Kإىل Gمتتتت امليبط. مع وصه قنرونة اإل

ويف يف يةل غثة اجلية ا ةا تونترن التة منتةاحم عبترا يف متةك اقورصتثل اقجيةالتم قهجيةيرستورا من تتةزتج مةمثتتة . ويف KJو AJمن تتةز عن تتثة واقرصتتهوةن CJيةقتتم اقورصتتثل اسمتتةم تنتترن وصتتهم اقدثتتةد

مةمثة . CJمن ةزتج عن ثة و KJو AJ ةيةقم اقورصثل اقان تنرن

(eوبنيته املطورة ) ( d( و)c) يف الدارات الكهربائية هز و رم( و b( وبنيته )aطبقات الثايرستور ) :11-1ل لشكا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

15

:الثايرستور مبدأ عمل -2-2-1 .اسمبتتتريا آس تصتتتن يف اقردتتتت احلة تتتر الةيرستتتوراا تتتتراوح تثةاا تتتة بتتتج ع تتترا املثهتتت اسمبتتتري و

بتتتج يراا تتتة ويتتتراوح اجليتتتة املعبتتتحم عهثيتتتة بتتتج ع تتترا وآس اقيرقوتتتة وتا تتتل يف وستتتةد تتتتراوح دا تتتة (65C° - 15و.C° .)+

.متتت اق تتتثهنرن و تتت املنو تتتر يةقثتتتة مصتتتنرعم اسوىل: .ةن متتت اقجيةيرستتتوراا وتر تتتة ر رعوتتتةن ا ث تتت باضتية وتو تةاةن مت بتبا ا تراص تدتط ةي باضتواقجيةنثم: م اجلرمةنثرم وختوهتص ةتتةن ال رعوتةن عت

.دااسم إيةش ةتج ال رعوج كةتثم إلععةء تنر ةمهم ع اقجيةيرسوراا و قبنثمم يثا ا متتتتتتتتتتتتت اقجيةيرستتتتتتتتتتتتتوراا : ا ث تتتتتتتتتتتتتثجمينتتتتتتتتتتتتت اقو ثتتتتتتتتتتتتتز متتتتتتتتتتتتت يثتتتتتتتتتتتتتا مبتتتتتتتتتتتتتة اقا تتتتتتتتتتتتتل بتتتتتتتتتتتتتج نتتتتتتتتتتتتترعج ت تتتةثهية و تتت ابةعثتتتة اقعبدتتتة النة ثتتتم اسدعتتتة يتتتوي -(Dynistors)الةيرستتتوراا دون دعتتتب حتنتتتي -

امليبط. –براسعم اجلية اقر ث املعبحم عهى املصاة يتتتوي اقتتتو ني .الةالثتتتم اسدعتتتة –(: و تتت ابةعثتتتم اقعبدتتتة Thyristors) الةيرستتتوراا متتت دعتتتب حتنتتتي-

.ي اقذ يعبحم عهى اقبرابمية اقو نبو ةثهية براسعم برتانزستورين: همتثيلو الثايرستورالظواهر الفيزيائية يف -أواقجيتتة p-n-pنتتر هلة ارانزستتوراي يتتةب ةيرستتورا ميجيتتل قهوب تتثط ب تتنل منتتةتبقييتتي مبتتة ع تتل اقجي

(:15-1)ك ة ر مبج بةق نل n-p-nنر :يثا قةينة

pn 12 ن بم تثةا ال إىل تثةا اقبةعا قهرانزسورا اسول واقجيتة عهتى اقرتثتب. - ,B1I B2I - .تثةا اقدةعة قهرانزسورا اسول واقجية عهى اقرتثب

املن تةز مةمثتة 3Jتو تر اسقنرونتة عت اقرصتهم n2و p2ع اقعبدوتج GIمروا تثةا حتني عنة ن ك ثتتتم تتتتأإن ميتتتبط اقجيةيرستتتورا يوتتتأالر جبيتتتةي : يتتتة اقوةذيتتتم و يتتتة اقتتتو ني. بةعوبتتتةا. و p2إىل n2متتت

تو ةد بوأالري تثةاي : n2اسقنرونة اقيت يعهدية اقبةعا يند تتي إىل متتركبوج: ذايتتم nIاقتتذ يتت د إىل ترقثتتة تثتتةا إقنتترو AIتثتتةا اقتتةاا اقر ث تتثم -1

2(1 )nI وعةبر p2 ت ودر يف اقعبدم

2nI 2تا اقرصهم املركزيمJ إىل اقدةعةn1.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

16

)1(اقتتتذ يتتت د إىل ترقتتتة تثتتتةا اقنتتترو دث وتتتب GIتثتتتةا اقتتتو ني -2 GI ويوتتتأقص متتت متتتركبوج: عتتتةبردث ويتتتة

GI 2تاتتت اقرصتتتهم املركزيتتتمJ إىل اقدةعتتتةn1 وذايتتتم دث ويتتتة م تتتةويم قدث تتتم تثتتتةا اقتتتو ني يف اقتتتةاا مر م تثةا اقو ني. ا ةا ثم. وتنرن دث م املركبم اقاةبر ك بت

يف يتتةل n1قو تتودر يف اقدةعتتة 2Jاقتتيت تات n2يتة ستتبحم يوبتتج ن ك ثتم اسقنرونتتة املنعهدتتم مت اقبةعتتا م و تترد تثتتةا حتنتتي و تتذا يتت د إىل زيتتةد اقوثتتةا اقجيدتت يتتةل عتتة كتت يتتة تت عهثتتب GIو تترد تثتتةا حتنتتي

اسمتتر اقتتذ يتت د بتتةواه إىل ستترعم تتتراكي املزيتتة متت يتتةمة اقوثتتةا يف كتتة دةعتتة اقجيةيرستتورا p1قهبةعتتا واقرصرل ا ة إىل يةقم اإل بة .

. وتثتةا p-n-pوثةا دةعة اقرانزستورا يةذ ب n-p-nبأن ر اقرانزسورا (15-1)م اق نلنرش . قتذقك ننوتب قهرانزستورا p-n-p ر ر ر تثةا اقبرابم وتثتةا ر ت اقرانزستورا n-p-nدةعة اقرانزسورا

املاةدقم اقوةقثم: p-n-pاسول

) 4 –(1 111 )1( CBOAB III :n-p-nوقهرانزسورا

5) –(1 221 CBOKB III

وكتتذقك عهتتى اقرتثتتب. واقجيتتة راا قهرانزستتورا اسول اقان تت احلتت تتبة اإلتثتتةا - CBO2Iو CBO1Iيثتتا: تتن:

) 6 -(1 G+ I A= I KI

:حنصل عهى (5-1) م (4-1)مب ةوا CBO1I – A) I1α -= (1 CBO2+ I KI2α

=CBO1+ I A) I1α -(1- CBO2) + IG+IA( I 2α

) 2α - 1α -(1 A= I CBO2+ I CBO1+ I GI 2α

)(1 21

212

CBOCBOG

A

IIII) 7 -(1

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

17

نبرتانزستوريمتثيل الثايرستور (11-1) الشكل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

18

قهجيةيرستتتورا n1( إذا ابدنتتتة دتتتةنرن تتتترازن اق تتت نة عهتتتى اقدةعتتتة 7-1وحنصتتتل عهتتتى نيتتتل اقاةدتتتم )

( اقتتذ يتتن عهتتى ت تتةو عتتةد اق تت نة املخوهيتتم بةإل تتةا يف يجتتي الةبتتت d-1-15املبتتج يف اق تتنل ) م نصة اقنرادل.

تتزداد دث تتم تثتةا مصتاة اقجيةيرستورا. يف نيتتل GIبأنتب عنتتة زيتةد تثتةا اقبرابتم 1)-7(يوبتج مت اقاةدتم 1αاقردت تتن زيةد تثةا املصاة تزية م دث م تثةا ال ت قهرانزستوراي املنتةتئج يتة يت د إىل زيتةد دث تم

)تهتتر عتتةنة قاستتل اقيثزية ثتتم قا تتل اقرانزستتورا تتة بأنتتب يف اقبةايتتم CIازديتتةد تتتزداد متت αوذقتتك سن 2αو عنتة ت تهثط يتة عهتى اقدةعتة ينترن تثتةا اقدةعتة وتثتةا اقبةعتا س ي تةويةن اقصتير متة تثتةا ال ت تريتيتت

تتتزداد متت اقصتتير يتتىت متت اقصتتير تتتةا ثة متت زيتتةد عتتةد يتتةمة اق تت نم احملدرنتتم يف اقدةعتتة وبةقوتتة (.16-1)ك ة ر مبج يف اق نل دث م ماثنم)املصتتاة مر تتب AI تتذا ياتتن بأنتتب باتتة إععتتةء تثتتةا عهتتى برابتتم اقجيةيرستتورا وحتدثتتحم تترد ستتريةن اقوثتتةا

و 1. وزيتةد 2و 1تنت AIبةقن بم قه يبط( يظير بةقجيةيرسورا تةذيتم اهيثتم مر بتم. عنتةمة ينت 2 تتت د إىل زيتتةدAI 1يتتة يتت د قزيتتةد 2و 121و نتتذا يتتىت تصتتبم عنتتة ذقتتك ينعهتتحم .

اق تت نم بتتج املصتتاة وامليتتبط ويو تترل اقجيةيرستتورا إىل يةقتتم اقورصتتثل وس ياتترد قوثتتةا عتتةد كبتتري متت يتتةمة اقبرابم تأالري عهى ا راص اسمةمثم.

(.11-1)الشكل

متتت وتتتل )مدةومتتتم متتتجية ( وينتتترن تثتتتةا اقجيةيرستتتورا يف اقتتتةااا اقنيربة ثتتتم ينتتترن اقجيةيرستتتورا مرصتتتة 2α+ 1α 1= :يصل إىل اقةهنةيم عنةمة تصبمقوثةا احل ل وس ة م ةوي

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

19

دااتتل واقيجتترا اقتتيت حتصتتل كرونتتة قإل إعتتةد دمتتج حتصتتل ع هثتتم 2α+ 1α 1>عنتتةمة تنتترن يصتبم 2α+ 1α 1= ي اقجيةيرسورا اقذ يبدى تةصة ويا ل يف منعدم اإلعةدم اسمةمثم. وعنةمة تصتبم

يةقتتمإىل يرستتورا ةل اقجير بةا تتم كةتثتتم ينعهتتحم عتتةد كبتتري متت يتتةمة اق تت نم ويو تت تتتأالري إعتتةد اقورقثتتة كبتتريا اقورصثل. نتةب تواهتحم بتةقزم . تذا اساتبتةد 2و 1 ن تثةا املصاة يوزاية اةل تر زمنثم التةد وذقتك سن ن يةمة اق نم اسدهثم قهوثةا حتوة قير زمنثم قابرا منةاحم اقدةعة يف اجليةز. قنت بيضتل اقوةذيتم م

تتتتذا اقان تتثم املر بتتم امل تتةا إقثيتتة ستتةبدة تتتتن اقجيةيرستتورا يو تترل إىل يةقتتم اقورصتتثل اتتةل عتتة مثنروالةنثتتم. قهجيةيرستتورا ن تا تتل بنةمتتل م تتةيوية تتتتن بنثتتم نصتتص اقنةدهتتم ب تترعم يثتتا س ته تتحم AIتزايتتة تثتتةا املصتتاة

إىل تاعثل اقجيةيرسورا. -املصاةعنة دثي عةقثم قوثةا -كةمل اقوثةا سر مير ع املنعدم املرصهم ية ي د ك ة يه : (7 - 1)يف يةل عةم و رد تثةا برابم )اقجيةيرسورا غري املو ني بب( تصبم اقاةدم

21

21

1

CBOCBO

A

III

وبةقوتة يةقتم اقجيةيرستورا )تتوم و إغتة ( AIم اقاةدم اساري ة ن دث م تثتةا مصتاة اقجيةيرستورا

تو ةد بدث م اقوثةا اقان ت )02010 CBCBCB III قوتأالري تثتةا ة( قهرصتهم املركزيتم اقتذ ينترن تتأالريه م تةا

ية ي د إىل ت تةثهب وذقتك بزيتةد اجليتة AIاقيت تزداد م زيةد p αو n αب وبدث م عةمه اقندل GIاقبرابم اهنثتتةا نإ. J2املعبتتحم عهتتى اقجيةيرستتورا يتتىت يصتتل إىل دث تتم عهتتى متت دث تتم ك تترن ا تتر )اسهنثتتةا( قهرصتتهم

(n1 يتت د إىل تنتتةالر اهن تتةا حلتتةمة اق تت نم اسسةستتثم وامتتوةء اقعبدوتتج J2احلتتة ز اقن تتر قهرصتتهم يىت اإل بة يةمة اقوثةا ية ي د إىل إندةص املدةومم اقةااهثم قهجيةيرسورا وتزاية تثتةا اقجيةيرستورا (p2و

ب نل تجة إىل اقدث م اقيت حتةد ة مدةومم اقةاا ا ةا ثم.م اقةااهثتتتتتم يةقتتتتتم املدةومتتتتت: اقو تتتتتةثل .يصتتتتت ي اقجيةيرستتتتتورا يثتتتتتا تنتتتتترن راصتتتتتب يتتتتتةقوج م تتتتتودرتج

يةقم املدةومم اقةااهثم اقاةقثم.: املنخيضم واإلايةء

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

21

:أمبري(-اخلواص الستاتيكية للثايرستور )خواص الفولت-بير تتتم املن تتتن ا تتتةا اتتتراص اقجيةيرستتتورا بص اق تتتوةتثنثم قهجيةيرستتتوراا تتترا (17-1)يبتتتج اق تتتنل

اقجيةيرسورا كةاين ورا. يا ليف ذه احلةقم ( GI =0(عنةمة ينرن تثةا اقبرابم صيرا ر الةيرسورا النة اسدعة ابةع اقعبدة و ر عبةا ع الةيرسورا بةون دعب حتنتي -اقةاين ورا

)برابتتم( و تتر ي تتبب اقجيةيرستتورا اقاتتةد يف يتتةل عتتةم تعبثتتحم نبضتتم حتنتتي ويتتوي تو تتب عتت اريتتحم تعبثتتحم يتتة (.BOV مةم كبري ) ك م ية ا ر اسمةم

أمبري للثايرستور-خواص الفولت (11-1)الشكل

)املصتاة مر تب بةقن تبم قه يتبط( ميتر تثتةا متةم عنةمة ينرن اجلية امل تهط عهتى اقجيةيرستورا مر بتة

عتت اقجيةيرستتورا. وعنتتة زيتتةد تتذا اجليتتة تتتةا ثة تتتتن اقوثتتةا س يظيتت زيتتةد مه ر تتم إىل ن يصتتل رصتتةري تتةا عنة ذه اقندعم يديتز اقجيةيرستورا إىل يةقتم اقورصتثل ويتزداد BOVاجلية إىل ية ا ر )اقورصثل( اسمةم

اقوثتتةا ب تترعم وتتتنخي مدةوموتتب اسمةمثتتم إىل متتة يدتتةا اقصتتير ك تتة ن يتتة املصتتاة يتتنخي متت اقدث تتم وت تتتةو Vةري ت تتت ى ابتتترد اجليتتتة عهتتتى اقجيةيرستتتوراإىل دث تتتم صتتت BOVامل تتتةويم جليتتتة ا تتتر اسمتتتةم

.V21يرا ت ى املنعدم اقيت نية ي وعث اقجيةيرسورا حت ل اجلية اسمةم امل هط عهثتب دون ن يو ترل إىل

ب يو تةد مبدةومتم تتتن اقوثتةا املتةا اةقت ة صيةقم اقورصثل مبنعدم اإلعةدم اسمةمثم. عنةمة يصبم اقجيةيرسورا مر كت يتوي إ تاةل )دتةح( اقجيةيرستورا وندهتب إىل و إذ بزيتةد تذه املدةومتم يدتل اقوثتةا املتةا اةقتب. اقةاا ا ةا ثتم

وإلبدتتةء BIيةقتم اقورصتثل تتب يسل يدتل تثتتةا اقتةاا ا ةا ثتم عتت مصتاة اقجيةيرستتورا عت دث تم تثتتةا اقورصتثل اقجيةيرسورا يف يةقتم ترصتثل باتة اقدتةح تب يسل يدتل اقوثتةا املتةا تثتب )تثتةا مصتاةه( عت دث تم تثتةا اسستو راا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

21

وي ار بأنب دل دث م قوثتةا املصتاة اقةزمتم إلبدتةء اقجيةيرستورا يف HI )(Holding Current يف اس واةل (. يةقم ترصثل )و ر ك بدهثل م تثةا اقورصثل

عنة ت هثط ية مر ب عهتى اقبرابتم )جباتل اقبرابتم مر بتم بةقن تبم قه يتبط( وزيتةد دث تم تثتةا اقبرابتم وعنتةمة يصتل GI ة بأن دث م اجلية اسمةم اقةزمم قورصثل اقجيةيرسورا تونةد م زيتةد G2I و G1Iإىل

سمةمثتتم قهجيةيرستتورا م تتةام متةمتتة تتراص اقجينتتة اقاتتةد . تصتتبم ا تتراص اGTIتثتتةا اقبرابتتم إىل دث وتتب اسمسثتتم قهبرابم يعةبحم دل ية ار مةم ين . GIقذقك ت ي م مص ي دااا اقو ني بةقجيةيرسورا تأمج تثةا

مينتت اسستتوةنةء عتت HIعنتتةمة يصتتبم تثتتةا مصتتاة اقجيةيرستتورا كتت متت تثتتةا اسستتو راا بةس تتواةل م بل م اقضروا تصل تثةا اقبرابم عنةمة ينترن اقجيةيرستورا من تةزا عن تثة وذقتك سنتب عنتة متروا تثةا اقبراب

تثةا اقو ني ع اقبرابم يزداد اقوثةا اقان ية ي د إىل زيةد يف سخرنم اقجيةيرسورا املةهحم واخنيتة يتة تر تة تدتل قتذقك تب إععتةء نبضتة دصتري س .(17-1)ك ة ر مبج يف اق نل BRVاسهنثةا اقان

. HIع اقزم اقةزم قرصرل تثةا املصاة إىل ت بب ا راص اقان ثم قهجيةيرسورا اتراص اقجينتة املن تةز عن تثة يثتا يبدتى اقوثتةا تاثية ومي تة

بم اقوثتتةا كبتتريا تتةا ويتت د وعنتتة يتتة اسهنثتتةا يصتتBRVدبتتل ن يصتتل اجليتتة اقان تت إىل يتتة اسهنثتتةا إىل ترقثة يراا كبري وحتعثي اقجيةيرسورا. قذقك يف اقوعبثدة اقا هثم ب مراعة بتأن ينترن اجليتة اقان ت

مر م ية اهنثةاه. 1.5اسعظ املعبحم عهى اقجيةيرسورا دل يرا .بةقزم اقةزم قو ةثل وإايةء اقجيةيرسورا تدةس ععةقم اقجيةيرسورا:

ياتتر زمتت اقورصتتثل: بأنتتب اقيتتر اقزمنثتتم اقةزمتتم سنودتتةل اقجيةيرستتورا متت يةقتتم عتتةم اقو ريتتر إىل يةقتتم اقورصتتثل مثنروالةنثم.1 و5 حم اجلية اسمةم عهثب يراوح بجباة تعبث

يةقتم احلجتز )يةقتم املوةنتم اق تةكنم( إىل مت يةقتم اقورصتثل مة زم اقدع : تير اقير اقزمنثم اقةزمم قةنودةل مثنروالةنثم. 35و1باة حلظم تصل اجلية ع اقجيةيرسورا وتراوح بج

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

22

اخلواص الديناميكية للثايرستور: 3-2-1-تتتةاس ا تتتراص اقةينةمثنثتتم قهجيةيرستتتورا ستتهر اقجيةيرستتتورا النتتةء اقو تتتةثل واإلايتتةء واستتتودرااه بةقن تتتبم

adق تتتتترعم تزايتتتتتة يتتتتتة املصتتتتتاة

dt

قتتتتتذقك تيتتتتت ةمتتتتتم متتتتت تتتتتل اقوصتتتتت ثي اقصتتتتت ثم قتتتتتةااا اقتتتتتو نياة بةقوزايتتة اتتةل تتتر زمنثتتم التتةد بةقجيةيرستتوراا تانتتة تعبثتتحم يتتة عهتتى برابتتم اقجيةيرستتورا يأاتتذ تثتتةا املصتتعتتت تتتذه املنعدتتتم دبتتتل ن يا تتتل اكبتتتري اوتا تتتل يف اقبةايتتتم املنعدتتتم اقدريبتتتم متتت اقبرابتتتم قتتتذقك كتتت س ميتتتر تثتتتةا

ةناتتة حتريضتتثم وكتتذقك تتب ن متت ستترعم تزايتتة اقوثتتةا مب تتةعة ياجليتتةز بنةمتتل م تتةيوب يتتوي عتتةد احلتتة ة مين م ل ت ري ت ةثل كةمل اقبنثم.ينرن مثةن نبضم اقو ني ك م

ا راص اقةينةمثنثم قهجيةيرسورا. (21-1)يبج اق نل

(11-1الشكل )

ت ت ى زمت تتأاري ztمت دث وتب اتةل تتر زمنثتم 10%إىل aIباة إععةء نبضم اقو ني يصتل اقوثتةا وباتتر ابدتتة اقدةعتتةتج )ابدتتم احلجتتز يواهتتحم زمتت اقوتتأاري ب تتنل سةستت بدث تتم تثتتةا اقتتو ني اقورصتتثل.

تيتت اقجيةيرستتوراا املخصصتتم قهجيتترد اقاةقثتتم ينتترن زمتت اقوتتأاري كتت متت زمتت اقوتتأاري يف وابدتتم اقدثتتةد (.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

23

ذقتتتك ب تتتبب اقاتتتر اقنبتتتري قعبدتتتيت اقدةعتتتة يف الةيرستتتوراا وراا املخصصتتتم قهجيتتترد املنخيضتتتم و اقجيةيرستتت اجليرد اقاةقثم.

وبةقوتة ترصتثل اقجيةيرستورا ترصتل يف اقبةايتم منعدتم اقبةعتا اقدريتب مت دعتب اقتو ني. النةء ع هثم يف اقجيةيرسوراا ذا امل ةيم اقنبري ة ن زء م امل تةيم اقياةقتم املور تام بتةقدر مت اقبرابتم سورصتل

ا ب تبب اقنجيةتتم اقاةقثتم وس وبةقنوثجتم تيتذا اقورزيت غتري املوجتةنل يف اقوثتةا مينت ن يو تبب يتر اقجيةيرستور براستتتتعم اق تتتت نم قتتتتذقك ت تتتت p-n-p-nيف يدثدتتتتم اسمتتتتر ي دتتتتةد اجليتتتتةز قهوثتتتتةا يف تتتتذه املنتتتتةاحم املر تتتتاثم.

اقضروا ن تنو ر ذه اق نم ب رعم يف ي اجليةز.يف اقةااا اقياهثتم قه بتةس )ب تنل اتةص عنتةمة تر تة ztإن اق ا م ل تدهثل زم اقوأاري

عتتتة الةيرستتتوراا مرصتتتهم عهتتتى اقو ه تتتل( عتتت اريتتتحم زيتتتةد تثتتتةا اقتتتو ني بةإل تتتةتم إىل مي تتتم ن تتتر تتت نم اقو ني يف كةمل امل ةيم اةل زم صتةر تضت متةم مصت ي دااا اقتو ني بةقجيةيرستوراا مي تم صتابم

Gdiو احلصرل عهى نبضم حتني ذا مثل ) ل اقزاويم

dtاقةزمتم قنبضتة اقتو ني إن دتثي املثترل( كبري .

تاهتتى ستتبثل املجيتتةل ي تتب املاتتةيري اقدثةستتثم قهجيةيرستتوراا كبتتري تاعتتى عتتةد يف اقن تتر اقينثتتم قهجيةيرستتوراا 0.5اسسوعةعم تنرن ) 1

.secGdi A

dt ) عنة ذ وتدط عنتة تذا املثتل يضت املصتن صتةيثم اجليتةز

متتة يف يةقتتم اق تترعة املنخيضتتم .املصتتاة عنتتةمة يا تتل تت اق تترود اقودنثتتم احملتتةد ق تترعة تزايتتة تثتتةاGdiقوةتتتري تثتتتةا املصتتتاة مينتتت ن تنتتترن

dtو تتتذه ا ةصتتتثم ت تتتوخةم ب تتتنل واستتت متتت دبتتتل املصتتت ج دتتتل.

بةس ماثنم.مليبة تثةا املصاة يوزاية ب رعم ويبة اجلية عهتى اتريف اقجيةيرستورا بتة برد ztباة انويةء زم اقوأاري

متت دث وتتب امل تتودر بتتزم %90ي تت ى اقتتزم احمل تتر متت حلظتتم إععتتةء اقنبضتتم يتتىت وصتترل تثتتةا املصتتاة .ontترصثل )ت ةثل( اقجيةيرسورا

عنة تتذ يبتتة اقوثتتةا املتتةا عتت اقجيةيرستتورا بةقونتتةد اقجيةيرستتورا تتب تةثتتري دعبثتتم يتتة اقوةذيتتم.إلايتتةء ويف ندعم مة يصل إىل دث وب اقصيريم وقن س مين اقجيةيرسورا مروا اقوثتةا تتراا وإمنتة ي تهك ستهر مدةومتم متة

ذ اجلية اقان ت عهتى اقجيةيرستورا وذقك سن منةاحم اقدةعةتج س تزال م بام يةمة اق نم اسدهثم ويأاقان تت ويتتنخي يبتتة اجليتتةز يجتتز اجليتتة ا Ntيف اقندعتتم .بةقوزايتتة إىل ن تصتتبم اقدةعتتةتةن غتتري م تتباوةن

م يجتز اقجيةيرستورا قهجيتة اسمتةم حنوتة قتبا اقردتت مت تتل مت تل ت ةن إمنةنثتو اقوثتةا إىل اقصتير

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

24

وبةندضتتتةء تتتذا اقردتتتت يصتتتبم اجليتتتةز تتتة زا يف اقدةعتتةتج.يتتتةمة اق تتت نم اقتتتيت متتتة مةزاقتتتت إعتتةد احتتتتةدمةم إن اقزم احمل ر م اقه ظمحلجز اجلية اس

0t املراتدم قرصرل تثةا املصاة إىل اقصير ويتىت ي تواثة تتتتذا .offtت تتتت ى بتتتزم استتتتواةد اتتتراص احلجتتتتز و زمتتت اقدعتتتت اجليتتتةز اتتتتراص احلجتتتز قهجيتتتتة اسمتتتةم

املبتتتةس اقتتتيت تا تتتل يف نظتتتةم اقدةقبتتتة اقبتتتةاامر اقتتتةينةمثن ا تتتةم تتتب ن ي اتتتذ بةحل تتتبةن عنتتتة تصتتت ثي Inverter .سن اةصثم يجز اجلية اسمةم يف تهك املبةس حتةد مبة ع ل املنظرمم بةقنةمل

خواص حتميل الثايرستور باجلهد: 4-2-1-ينتترن يتتة ا تتر ااوثتتةا تتذا اقجيةيرستتورا يثتتا الةيرستتورا تتب عهتتى داا حتتتر يتتج تصتت ثي ذقتتك كتت س يدهتت اقجيةيرستتورا تهدة ثتتة دون تعبثتتحم يتتة و كتت متت اقدث تتم اقاظ تتى جليتتة اقوةذيتتمقتتب اسمتتةم

عهى برابوب.تانتتة تعبثتتحم يتتة بمتت التتة وصتتة ذوا ستتاة منةتئتتم ك تتة تتر ماهتترم يوتتأقص اقجيةيرستتورا اقجيةيرسورا ت ذه املنجيية املنةتئم قهرصة إىل دث م اجلية ا تةبط عهتى كتل وصتهم ويثتا ن عهى

3Jو 1J سن اقرصتهوةن 2J ية اقوةذيم ينرن معبدة ب نل ا ث عهتى اقرصتهم املركزيتم )وصتهم اقتو ني( اقتتتتذ ي تتتةو تدريبتتتتة ت تتت إىل دث تتتتم اجليتتتة اقان تتتت املعبتتتحم عهثيتتتة 2Jمن ةزتتتتةن مةمثتتتة تتتتتتن اقرصتتتهم

AKa VV . عنتتة اسنودتتةل متت يةقتتم احلجتتز امليتتي يف اسمتتر ن س تزيتتة ستترعم تزايتتة اجليتتة امل تتهط عهتتى اقجيةيرستتورا

اقان إىل يةقم احلجز اسمةم dt

dva سنتب ع اقدث تم احلةيتم امل ت رح اتة واقتيت تاعتى ك ثتز قهجيةيرستورا

إذا كةنت دث م dt

dva 2كبري يصبم تثةا منجييم اقرصهمJ كبريا:

dt

dvCi a

JCJ 22

اسمر اقذ دة ي د إىل ت ةثل اقجيةيرسورا عنة اناةام تثةا اقبرابم.وبةقوتة تب ن س تصتل hIإن ت ةثل اقجيةيرسورا يوعهب متروا تثتةا تثتب ذو دث تم دنثتة س تدتل عت

دث م تثةا اق 2cJi إىل دث مBI اقيت تنرن دل بدهثل مhI:

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

25

2

0

02

02

J

Ba

Ba

J

BcJ

C

I

dt

dv

Idt

dvC

Ii

يةقتتم اسنودتتتةل متت يتتتة احلجتتز اقان تتت إىل يتتة احلجتتتز اسمتتةم وتةتتتريا 22-1يبتتج اق تتتنل اقوثةا املةا بةقجيةيرسورا اةل ع هثم اسنودةل ذه.

(11-1الشكل)

وبةقوة إىل إندةص اقدث تم امل ت رح اتة ق ترعم تزايتة hIإن زيةد دا م احلراا ي د إىل إندةص دث م اجليتتتتة املعبتتتتحم عهتتتتى اقجيةيرستتتتورا

dt

dva. اقاةدتتتتم بتتتتج( 23-1)يبتتتتج اق تتتتنلdt

dva ودا تتتتم احلتتتتراا اقةااهثتتتتمقهجيةيرسورا

jT. 040CTمت اق تنل نتب عنتة دا تم احلتراا نةيت j قبهتراا نصتص اقنةدتل تبهتع دث تم سترعم تزايتتة

اجليتتة امل تت رح اتتة sec.

270

Vdt

dva 0140 متتة عنتتة اقةا تتمCT j تتتتنsec.

65

Vdt

dva يف يتتةل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

26

بثتتتحم اجليتتتة عهتتتى ة اقدث تتتم اقتتتةنثة قهتتتزم اقتتتةزم قوعيتتتحتةمينتتت اقوزايتتتة ا عتتت قهجيتتتة املعبتتتحم عهتتتى اقجيةيرستتتورا اقجيةيرسورا م اقاةدم اقوةقثم:

dt

dv

Vt

a

aKmin

ية سبحم ن اقدثرد امليرو م عهتىن ونوج

dt

dva تضت دثتردا يضتة عهتى اقتردد اقتيت تا تل عنتة ة اقجيةيرستوراا وبةقوة اقدراا اسقنرونثم.

(11-1الشكل )

.1-24املبثنم يف اق نل قه ة م سرعم تزاية اجلية املعبحم عهى اقجيةيرسورا ت وخةم اقةاا

يت د إىل احلتة متت Dعت اقجينتتة Thاملرصتترقم عهتى اقويتر متت اقجيةيرستورا Cإذ ن ت املنجييتم سرعم تزاية

dt

dva سن(C )مة املدةومم يا ل كانصر منةمهم oR تي قه ة م دث تم تثتةا تيريتعC عت اقجيةيرسورا باة ت ةثهب.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

27

(11-1الشكل)

طرائق حتسني 1-3-8dt

di

dt

dv, :

إن موعهبتتتتتتة حت تتتتتتج )زيتتتتتتةد ماتتتتتتةل تةتتتتتتري( dt

di

dt

dvتير تتتتتتية تتتتتتروا حت تتتتتتج ا تتتتتتراص اقردديتتتتتتم ,

وذقتتك سن زيتتةد تتل تت نب تتذه اقانةصتتر اسقنرونثتتم زيتتةد التتةل اقتتردد اقتتذ تاب قهجيةيرستتوراdt

di

يتت د إىل إندتتةص زمتت اقنيتتر وكتتذقك تتتتن زيتتةد dt

dv زمتت اقدعتت حت تتج ا تتراص ختيتتث يتت د إىل اقردديم.مينتت حت تتج

dt

di

dt

dvمتت ختعتت اآلالتتةا احلراايتتم وامل تتةكل اساتترش اقتتيت ذكتتر ستتةبدة ..... بعرا تتحم , عةية نر ز ة تث ة يه :

ماةل تةري قزيةد -1dt

di يةقتم يتر عنتة و ت اقجيةيرستورا اقودهثتة وإندةص زمت اقنon وبةقوتة حت تجمبعتتتةل كبتتتري يتتت د إىل انو تتتةا احلرامتتتل ا تتتراص اقردديتتتم يتتتوي تعبثتتتحم نبضتتتم تثتتتةا دتتتةح عهتتتى برابتتتم اقجيةيرستتتورا

اسكجيريتتم يف منعدتتم اقبرابتتم إىل م تتةيم وستت يتتة يتت د إىل اقوخيثتتص متت م تتنهم تبةيتتة اسستتوعةعم احلراايتتم وبةقوة زيةد ماةل تةري اقوثةا

dt

di. ييتتر (25-1) تتة اق تتنل املبتتج عهتتى اق تتنل إن احلصتترل عهتتى نبضتتم تثتتةا دتتةح برابتتم اقجيةيرستتورا

تادثتتتةا عهتتتى داا اقتتتو ني يتتتة اهنتتتة نهجتتتأ قهعرا تتتحم اساتتترش اقتتتيت تاو تتتة عهتتتى إيتتتةا تةثتتتريا يف بنثتتتم اقجيةيرسورا.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

28

(11-1الشكل )

اسوخةام بنثم اقبرابم املرزعم: -2

(11-1)شكل

- عتتت اريتتحم زيتتتةد التتثط اقبرابتتتمانو تتتةا احلرامتتل اسكجيريتتتم يف منعدتتم اقبرابتتتم إىل م تتةيم وستتمينتت حت تتج ت تت ى اقتتيت ( و b( إىل اق تتنل )aيتتبط وذقتتك بوةثتتري تتنل اقبرابتتم يف اقجيةيرستتوراا اقودهثةيتتم متت اق تتنل )م

(.26-1اقبرابم املرزعم ) نل عتتا يف تصتتنث الةيرستتوراا مواتتةد امليتتةبط ) التتتر استتوخةام تدنثتتم ترانزستتوراا اسستتوعةعم مواتتةد اقبرا -3

ذه اقعريدم ريب سةبدة (.مت اقجيةيرستوراا اقودهثةيتم وبتنيل اقردتت صتةر اسوخةام الةيرسوراا برابم اقدع اقيت متوهك زم دع -4

.احلراا ختيثص اسالر توثمبرابم موةااهم عهى نل صةب - ة بنثم ميبط GATTاسوخةام الةيرسوراا برابم اقدع امل ةعة -5

(Gate-Assisted Turn off Thyristor)

i (t)G

t

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

29

متوةز ذه اقعريدم مبة يه : .2000A ومترير تثةاا تصل إىل 2000Vجز يرد مةمثم تصل إىل ي - ورةل تردد يصل إىل ع را اقنثهر ريتز. .sec 10زم دع دل م -

احلصترل عهتتى تذه اقجيةيرستوراا مبنةمهتتم الةيرستورا إ تتةيف ن ت ثب اقجيةيرستورا امل تتةعة عهتى نيتتل يتوي .(27-1) اق نل ادةدم اقجيةيرسورا اسسةس بةقوة حنصل عهى بنثم ةية

(11-1) الشكل

يثتتا يتتوي تتتوم اقجيةيرستتورا امل تتةعة بوعبثتتحم نبضتتم دتتةح عهتتى برابوتتب وبةقوتتة ميتتر متت اةقتتب تثتتةا كبتتري اقدث تتم ي تتنل تثتتةا دتتةح قبرابتتم اقجيةيرستتورا اسسةستت كتتة قن تتر احلرامتتل اسكجيريتتم يف منعدتتم اقبرابتتم كةتثتتم قو تتج

dt

dia م اقر يةقم قهجيةيرسورا اسسةس وبةقوة اقودهثل م زon .ية يان حت ج ا راص اقردديم إس ن ع هثم اقدع ذه اقبنثم س مين ن توي ع تعبثحم نبضتم ستةقبم عهتى برابتم اقجيةيرستورا امل تةعة ودتة

وي ت م تذا اقتةيرد (1-27)ريحم ديرد ك ة ر مبج عهتى اق تنل يل ذه امل نهم مبنةمهم اقبرابوج ع اوي تتتتت ى تتتتتذا اقنتتتتتر متتتتت Offإىل برابتتتتتم اقجيةيرستتتتتورا اقر ث تتتتت قر تتتتتاب يةقتتتتتم قبمبو ريتتتتتر نبضتتتتتم اقدتتتتتةح اق تتتتتة

.GATTمب ةعة اقبرابم وااوصةاا Offاقجيةيرسوراا بجيةيرسورا اقر يةقم اسوخةام تدنثم امليبط املدصرا: -6

عنتة حتةيتة دث تم dt

dva 2سبتة مت اعوبتةا اقدثترد اقنة تم عت اقوثتةا املتةا بةقرصتهمJ عنتة اسنودتةل متت وتاعت تدنثتم دصتر امليتبط مت يةقم يتة احلجتز اقان ت إىل يةقتم يتة احلجتز اسمتةم امل ترويم ستةبدة .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

31

نةتئتم )تثتةا ت املنجييتم امل 2Jمنةنثتم ملتروا تزء مت تثتةا اقرصتهم إ( 28-1اقبرابم ك ة تر مبتج بةق تنل )قهرصتتهم( عتت اقنةدتتل اقتتذ يدصتتر امليتتبط واقبرابتتم و تتذا ياتتن نتتب مينتت زيتتةد دث تتم تتذا اقوثتتةا دون تتةوز تثتتةا

حت ج ماةل تةري .BIب onاقديز حلةقم dt

dva بةقوة اإلدتةل مت زمت اسنودتةل مت احلجتز اقان ت إىل احلجز اسمةم وحت ج ا راص اقردديم.

(1-28اق نل )

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

31

GTO :Gate turn-Off Thyristor ثايرستور بوابة القطع -4-1

يتتوي offإىل يةقتتم اقدعتت onاق تت م اسسةستتثم امل ثتتز تتذه اقجيةيرستتوراا ن انودة تتة متت يةقتتم اقرصتتل

براسعم تعبثحم نبضم دةح منةسبم عهى برابم اقجيةيرسورا. : البنية األساسية-1-4-1بدة م قجيةيرسوراا برابم اقدع بنثم بثيم م يثا املبة ببنثم اقجيةيرسوراا اقودهثةيم ابةعثم اقع

:(1-29)انظر اق نل و رد اساوةتة اقوةقثم

يف الةيرستتوراا برابتتم اقدعتتت صتتةر يتتة تتت عهثتتب يف اقجيةيرستتوراا اقودهثةيتتتم p2عتتر )مسةكتتم( اقعبدتتتم -1)()( 22 GTOWSCRW PP . اقبرابم وامليبط مور ام ب نل صةب دااهثم موةااهتم بأ تنةل نةستثم مونرعتم وا تة اسسةست تر -2

امل ةتم بج اقبرابم إىل مركز منعدم امليبط. وإندةصزيةد سعم امليبط

يتتوي ت تتنثل امليتتبط يف الةيرستتوراا برابتتم اقدعتت براستتعم ييتتر اق تتهثنرن احملتتثط بةمليتتةبط يثتتا تظيتتر -3وترصتتل متت باضتتية بعبدتتم ماةنثتتم ت تتنل دعتتب اقورصتتثل ا تتةا وتهاتتب بتتنيل ,كتتةجلزا و ا ضتتة

اقردت دوا م يراا )مةص يراا (.

+n.)املصتتتتاة( يف الةيرستتتتوراا برابتتتتم اقدعتتت وبيراصتتتتل منوظ تتتتم منتتتتةاحم متتتت نتتتتر P1يف املنعدتتتتم تتتتزا -4 .n1اقيت ت نل اقعبدم اسسةسثم قهدةعة -nاقرصهم م اقدةعة +nوت نل ذه املنةاحم م نر

بعبدتتم وايتتة متت نيتتل املاتتةن ماعثتتم متتة ي تت ى املصتتاة املدصتترا +nمتت املنتتةاحم p1يةعتتى املصتتاة -5غتري ن تذه GTOقهجيةيرستوراا turn-offوخةم بنثم املصاة املدصرا قو ري ع هثم اقدع . يةقتم وت

بتةون بنثتم GTOاقبنثم ال يرد احلجتز اقان تثم قهجيةيرستورا صتةري اقدث تم وقنت تر تة الةيرستوراا . مصاة مدصرا ت وعث يجز يرد عن ثم كبري

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

32

1-29اق نل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

33

:GTOأمبير لثايرستور بوابة القطع -خواص الفولت2-4-1-مثتتتز متةالتتتل بةس تتتةه اسمتتتةم GTOجيةيرستتتوراا برابتتتم اقدعتتت ق (1-30اق تتتنل )مثتتتز اقيتتترقط مبتتتري -

اقجيةيرسوراا اقودهثةيم يثا : . forward blocking voltage ية احلجز اسمةم . reveres blocking voltage ية احلجز اقان

. brake down voltage ية اسهنثةا

.hold voltage (HV) ية اإلم ة .brake over current (BI)تثةا اقو ةثل

1-30اق نل

ذ بنثتتم املصتتاة املدصتترا إمنةنثتتم يجتتز يتترد عن تتثم GTO س ميهتتك الةيرستتورا ن تتبةس تتةه اقا – قودرم يجز اجلية اقان وقن يتة اهنثةا تة متنخي J3مدصرا وتبدى تدط اقرصهم J1يثا اقرصهم

ةبم اقنبري عهى ارتثية. وسبب ذقك كجيةتم اإل ت( ترق31-21م ) قو ثثزه ع اقجيةيرسوراا اقودهثةيم. 1-31 املبج يف اق نل يرمز قجيةيرسورا برابم اقدع بةقرمز –

1-31اق نل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

34

عملية القطع والتعديالت البنيوية املطلوبة وتسوية األداء: 3-4-1- .بوعبثحم نبضم دةح عن ثم عهى برابم اقجيةيرسورا turn offتوي ع هثم اقدع

زستتورااتب . تتب ن ييصتتل يتتة تران offقنتت يو تترل اقجيةيرستتورا متت يةقتتم اقورصتتثل إىل يةقتتم اقدعتت قذقك ب ن يصبم :

2

22

12

12

2

22

1

)1(

AC

GAB

CB

II

III

II

1

)1(

)1)(1(

)1)(1(

12

2

2

21

2

211

2

2112

off

off

A G

A G

AA

G

A GAB

II

II

III

IIII

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

35

J2عةمل ندل اقجيدر ع اقرصهم α1 - اقوثةا املةا بةقجيةيرسورا IA :يثا

-α2 عةمل ندل اسقنرونة ع اقرصهمJ2.

1-32اق نل تنتتترن صتتتةري اقدث تتتم α1بثن تتتة α2=1تنتتترن تتتب نقوجنتتتب اقدث تتتم اقزا تتتة قوثتتتةا اقبرابتتتم اق تتتةقب

اتتتتتل جليتتتتتة يتتتتت د n2واستتتتتوخةام إ تتتتتةبم عةقثتتتتتم يف ابدتتتتتم امليتتتتتبط p2و تتتتتذا ينتتتتت بتندتتتتتةص عتتتتتر اقعبدتتتتتم 12 n ال جل مة بα1 صةري تثجب ن تنرنn1 مسثنم وبةقوة ستثنرن زمت بدتةء احلرامتل كبتريا

بثن تتتة يوعهتتتب ت تتتري ع هثتتتم اقدعتتت إن ينتتترن زمتتت بدتتتةء يرامتتتل اقوثتتتةا دصتتتري وقدتتتة يتتتل تتتذه امل تتتنهم براسعم املصاة املدصرا.

يوعهتتتتب إزايتتتتم يرامتتتتل اقوثتتتتةا اقيتتتتة OFFإىل يةقتتتتم ONمتتتت يةقتتتتم GTOإن دهتتتتب اقجيةيرستتتتورا .(n1)وخبةصم اقجيدر م اقعبدم

إن يجز اجليتة اقان ت املتنخي ب تبب بنثتم املصتاة املدصترا اتل دتثي تثتةاا املصتاة اقان تثم اجلتتتر صتتةري إ تتةتم قتتتذقك تتتتن اإل تتةبم اقاةقثتتتم قعبدتتم املصتتتاة اتتل متت املواتتتذا يركتتم اقجيدتتر متتت تثتتةا

اقان تت س مينتت إزاقتتم يرامتتل اقوثتتةا اقية ضتتم براستتعم تثتتةاا اجلتتر اقان تت وإمنتتة براستتعم احتتتةد اقجيدتتر واسقنرونتتة و تتذا يوعهتتتب زمنتتة كبتتريا يتتتة ي تت ء قهختتراص اقردديتتم غتتتري ن بنثتتم املصتتاة املدصتتترا

) -n ( و اقجيدتتتر اقية ضتتتم متتت اقعبدتتتم( تزيتتتل احلتتتة ز عتتت انو تتتةا اقجيدتتتر ومتتتت+nعهتتتى منتتتةاحم ) احملوريتتتمو اتتل ذقتك يتتوي ب تنل ستتري و ستتر GTOوت تة ي يف ت تتري إزاقتم تتتة يتةمة اقوثتتةا يف الةيرستوراا

.ONاقاةديم دون زيةد اقضثةعة يف اقعةدم عنة اقرصل اسمةم يف الةيرسوراا ية ر عهثب

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

36

GTO switching characteristicsخواص عمل ثايرستور بوابة القطع كمفتاح4-4-1-

-Step ا تتةت بتتةل املمت تتل دااستتم اتتراص ع تتل الةيرستتورا برابتتم اقدعتت ك يوتتةح ن تتوار داا

down converter circuit بةسوخةام الةيرسورا GTO اقرصتل حلةقمك يوةح م خم ةاturn- on .1-33 ك ة ر مبج يف اق نل off-turnاقدع حلةقم وخم ةا تنترن قتثل تدتط دتثي اجليتة اقاةقثم يثاو يف تعبثدة اقدةا املورسعم GTOي وخةم اقجيةيرسورا

اتتل مينتت ن GTOواقوثتتةا عةقثتتم بتتل دتتة تر تتة عنةصتتر نصتتص نةدهتتم اتترش ترصتتل يف نيتتل اقتتةاا متت قت ي تواثة FD wheeling diode)-(freeاحلترةيرد ةقتب و ترد متة ي ت ى وبةقوة تتن . كجير بعأ اقةاا

زم صارد تثةا ستري يف يةقتم اقرصتل بةملدةانتم GTOومبة ن قجيةيرسوراا سري .اراصب اقان ثم ب نل صتتتةب تتتنل اقبرابتتتم املور تتتام عهتتتى –وذقتتتك ب تتتبب بنثتتتم امليتتتبطقهتتتةيردا اقان تتت متتت زمتتت اسستتتواةد

إذا مل تنت مر ترد FDةيرد اقتو GTO جيةيرستورااقتتتن تثتةاا كبتري تةا ستوجر يف كتل مت موةااهم .دااا وةيم وخت ثة وذقك ب بب اسسواةد اقان ثم اقبعثئم ن بثة قهةيرد

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

37

1-33اق نل

:GTO Turn - on transientاحلالة العابرة لوضعية الوصل 1-4-4-1-

ندتتل يتتوي و FD اتتةل يةقتتم اقدعتت تتتتن اقوثتتةا يتتةوا ب تتنل يتتر GTOعنتتةمة ينتترن اقجيةيرستتورا اقجيةيرستوراا قو تةثل برابتم ب تنل م تةببعهتى اقبراستعم نبضتم تثتةا turn-onاقجيةيرستورا إىل يةقتم اقرصتل

اقودهثةيم املو ني اة. :خمععة اجليرد واقوثةاا قا هثم اقرصل 1-34 يبج اق نل

dtdiGن كتتل متت ماتتةل تزايتتة تثتتةا اقبرابتتم تتب ن ينتتر وذاو تثتتةا اقبرابتتم /GMI كبتتري اقدث تتم وذقتتك

قضتت ةن ن ثتت تتزا امليتتبط بتتة بةقورصتتثل يف يةقتتم عتتةم م تتةاكم ثتت اجلتتزا بو ريتتر اقوثتتةا تتتتن اقاتتةد تتبب ختريتتب ت ن تتر ك ثتتم كبتتري متت احلتتراا مر تتاثة اقصتتةري متت اجلتتزا حت تتل بةقوثتتةا اقنهتت ويتت د ذقتتك إىل

اقجيةيرستتورا تتب ن ينتترن زمتت تتتأالري اقوثتتةاGMI كةتثتتة قضتت ةن إ تتةز ع هثتتم اقرصتتلon-turn باتتة ذقتتك

ب اسو راا ريةن تثةا اقبرابتم GTI واقتذ ي ت ى تثتةا اقتروا ا هيت وذقتك ملنت يتةو يةقتم دعت غتري

مرغربم.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

38

GTOتزاية تثةا املصاة يوي تدةسي ية اقةال بج مهص اقوخ ثتة حلةقتم اقرصتل واقجيةيرستورا النةء

dtdiAي احلتتتة متتت ستتترعم تةتتتري تثتتتةا املصتتتاةوبةقوتتتة براستتتعم تتتذا املهتتتص يتتتو عهتتتى وبةقوتتتة ستتتثيبط اجليتتتة /GTO .ب رعم قدث م منخيضم

1-34الشكل

:GTO turn- off transientاحلالة العابرة أثناء القطع 2-4-4-1-

خمععتة 1-35يبتج اق تنل .بوعبثتحم تثتةا برابتم ستةقب كبتري اقدث تم GTOيوي تصل اقجيةيرستوراا نة و اقجيةيرسورا يةقم اقدع .اجليرد واقوثةاا ع

(تثتتتةا اقبرابتتتم اق تتتةقب ذو دث تتتم كبتتتري يتتتةود ينتتترن 5

1

3

1 ( تثتتتةا املصتتتاة )وذقتتتك ي تتتب ابتتتم يةقتتتم متتت

تتتب ن ينتتترن ماتتتةل اقوةتتتري اق تتتةقب .( قنتتت تتتذا اقوثتتتةا اقنبتتتري معهتتتر قتتتزم دصتتتري ن تتتبثة 5-3اقدعتتت

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

39

dtdiG وزمت احنتةاا قوثتةا املصتاة stكبريا وذقك قه صرل عهى زم ختزي دصري /fit

مت قإلدتةلدصتري و

عهتتى ستتعم تتزا امليتتبط n2واقعبدتتم p2تتتوي إزاقتتم اق تت نم املخزونتتم يف اقعبدتتم اقدتتةا يف اقبرابتتم تتثةعةاةل اقير اقزمنثم اسوىل

st اقبرابم اق ةقبوذقك براسعم زيةد تثةا.

1-35اق نل

تتة يتةمة م تتتن يجتي املنعدتم احلتر مت م اسو راا ع هثم إزاقم اق ت نة املخزنتم مت اق تع يزداد يثا هنة متوة قة ة ة اجلةنبثم بة ةه مراكز زا امليبط و ذا ي ى تةط plasma-freeاقوثةا

منةنب اقدع براستعم تثتةا اقبرابتم ةد تثةا املصاة اسعظ واقذ بتاق رعم. يبج اق نل اقوة اآلقثم اقيت حت .اق ةقب

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

41

ويبتتة تثتتةا GTOةيرستتورا العنتتة إزاقتتم ك ثتتم كةتثتتم متت اق تت نم املخزنتتم يتتوي إيدتتة اقياتتل املورقتتة يف .ة يةل عهى هنةيم زم اقوخزي املصاة بة برد ي

برابم اق ةقب يضةط يرامل اق نم اقية ضم إىل يجي ق( تثةا اaآقثم اقدع براسعم تثةا اقبرابم اق ةقب ) 1-36اق نل

.حتة م تثةا اقبرابم اسعظ p2( املدةومم اسومثم اجلةنبثم يف ابدم اقدةعة bصةري يف مركز زير امليبط) Switches القواطع االلكرتونية: -1-5

يف تعبثدة اقدةا املنخيضم هنوي با ل اقانصر اسقنرو ك ضخي مة يف تعبثدة اقدةا )ك يوةح(.اقاةقثم تنيوي با ل اقانصر اسقنرو كدةا

:أنواع القواطع1-5-1-

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

41

تد ي اقدراا إىل الةالم نرا : offواقدع onي ب اريدم و اقدةا يف يةقم اقورصثل ع اريحم تعبثحم ية اقوةذيم اقر ث م داا turn-onاقدراا اقيت تر يةقم وصل النوع األول:

يثا (dynistors)وكذقك ابةعثة اقعبدة النة ثم اسدعة Diodeاقدةا مجيةل عهى ذقك اقةيرد براسعم اجلية اسمةم م داا اقدةا وير يةقم Turn-onير اقانصر اسقنرو يةقم اقرصل

بتزاقم اجلية اسمةم و تعبثحم ية عن م داا اقدةا . Turn-offاقدع حتني( -براسعم تعبثحم إ ةا دةح )تثةا و ية دةح اقدراا اقيت تر يةقم وصل النوع الثاين:

"Triggering Signal عهى دعب اقو ني يف اقانصر اسقنرو تندل اقانصر اسقنرو م يةقم "off إىل يةقمon بثن ة توي ع هثم و اقدةا يف يةقم اقدع ندهب م يةقمon إىل يةقمoff ع

داا اقدةا وك جيةل عهثية اقجيةيرسوراا اقودهثةيم واقيت ت ى "املدرمة اريحم ية اقوةذيم اقر ث م ".SCR "Semiconductor Controlled Rectifierنصص اقنةدهم املو ني اة

براسعم Turn-offيةقم اقدع وكذقك Turn-onاقدراا اقيت يوي و اية يةقم اقرصل النوع الثالث:تعبثحم نبضم دةح منةسبم عهى دعب اقو ني يف اقانصر اسقنرو )اقبرابم يف اقجيةيرسورا( وك جيةل عهى

.GTOوااوصةاا Gate Turn off Thyristors ذه اقدراا الةيرسوراا برابم اقدع

وامليزات األساسية للقاطع املثايل: I-V Characteristicأمبري للقواطع -خواص الفولت2-5-1- (c) مة اق نل (b)تثةا يف احلةقم اق ةكنم –( واراص اجلية aامز اقجينة ) 1-2 يبج اق نل

تثبج اراص اقجينة املجيةقثم عنة ع هب كدةا )ميوةح(.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

42

ميوةز ذا اقنر م اقدراا بة راص املجيةقثم اقوة :و مةم ( ينوي قهصير. ية مةم ) ية يجز - مترير تثةا مةم عظ )عة اقدث م(. - تثةا اقو ريب اقان ينوي قهصير. - (. ية احلجز اقان كبري ةا )ينوي إىل - صةري ةا )ينوي قهصير(. on برد ية عهى اقانصر يةقم -

( Cوا راص املجيةقثم )I-V (b )( ومن ن اراص aتثبثنةن امز ) 10-2 وادي 3-2 مة اق نةن ادي قهجيةيرسوراا اقودهثةيم والةيرسوراا برابم اقدع .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

43

متوةز دراا اقنرعج اقجية واقجيةقا بة راص املجيةقثم اقوةقثم:

.ريان ةا يةا احلجز اسمةم واقان كب -

.offتثةا صير يةقم -

.onتثةا مةم كبري يةقم -

.كبري ةا )اسنودةل يوي آنثة ( offإىل onوم onإىل offسرعم انودةل م -

اقدةح توعهب اسوعةعم ئثهم. إ ةا -

صةري ةا . on برد اجلية عهى اقانصر يةقم -

:Triac الرتياك -1-1 ر عبةا ع عنصر اقنرو ذو بنثم بهرايم نصص نةدهم ي بب يف بنثوب وع هب الةيرسوراي الرتياك:

ب برابمو B , Aوقب دعبةن ا ث ةن مرصرقج عهى اقوير املواةكل وميننب مترير اقوثةا يف كة اس ة ج.اا اقنيربة ثم ويف دااا اقو ني بةجلية املونةو ويف اقاةية م اقةا تصل - وخةم ك يوةح وصلوي

واسقنرونثم. p2 , n2 , p1الة منية ا ث ثم يوأقص اقرية م ال ابدة م نصة اقنرادل.

p2 , p1ت ة إيةا ة بةسملنثرم واقجيةنثم بةقبراون م نهم اقعبدوج Siمصنرعم م مةد اق ثهثنرن يوي n3و n1وم ابدوج ةنبثوج n مة اقجيةقجيم تووأقص م اق هثنرن اقند ذ اقنةدهثم pذا اقنةدهثم

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

44

ية ال p2و p1احلصرل عهثي ة بت ةتم را ب وا بم م اقيرسيرا بركثز عةل يف نصي اقعبدوج .1-37 نلوتور اةن ب نل مونة ر بةقن بم حملرا اقرية ك ة ر مبج يف اق nم اقنر نةدهوثي ة مين اعوبةا اقبنثم ا ةسثم اقعبدة الةالثم املخةا قهرية كجيةيرسوراي مرصهج عهى اقودةبل. تدرم n1,p1,n2, p2واقجية بةوا امليبط. n3بةوا املصاة و p1تدرم تثب اقعبدم n3,p2,n2,p1اسول

بةوا اقبرابم قنة اقجيةيرسوراي . p1بةوا امليبط ك ة تدرم اقعبدم n1بةوا املصاة واقعبدم p2تثب اقعبدم

1-37اق نل

تو ثز ذه اقبنثم بأهنة متن م اسسوخةام اقنةمل قهعبدة اقجية اقر ث ثم عنة مترير اقوثةا بنة اس ة ج. بةقرية اةل نصي مر م اجلية املونةو املعبحم عهثب براسعم اقبرابم امل ركميوي اقو ني

.GI (+)بوثةا حتني واية قب نيل اس ةه ر

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

45

,n1,p1,n2 النةء نصص املر م املر ب قهجية املونةو املعبحم عهى اقرية يا ل اقجيةيرسورا اسي ر

p2 وينرن ع هب م ةاة متةمة قا ل اقجيةيرسورا املو ني بب تثبp2 مصاة وn1 ميبط وp1 برابم ومير اقوثةا م اسسيل قاعهى.

وسثا ل n3واق ةقب عهى p1عنة نصص املر م اق ةقب ينرن اجلية املر ب منعبدة عهى اقجيةيرسورا بةوا اقبرابم إ ةتم قةوا املصاة يف ذا p1وتدرم اقعبدم n3-p2-n2-p1اقجيةيرسورا اسمي

مة تثةا اقو ني واقذ يبدى عهى ا ة ب اق ةبحم .م اسعهى إىل اسسيل Iaيف ذه احلةقم مير اقوثةا من ةز مةمثة ية ي د قو ريك J1و ال J2وقهرصهم J1ت ر يضاص اجلية احلة ز قهرصهم

يا ل اقرانزسورا p2مث إىل n2إىل p1كم اقجيدر م ر ويدةبل ذقك ي p1إىل n1اإلقنرونة م يا ل n2و p2إىل n3م اقجيةيرسورا اسمي ويدبل ذقك يركم اإلقنرونثة م p2-n2-p1 اسول

.n3-p2-n2-p1اقرانزسورا اقجية م اقجيةيرسورا ني ب قهرية . مبري -من ن اراص اقيرقت1-38 يبج اق نل

(1-38 )اق نل

إن اراص اقو ني يف اقرية غري مونة ر اةل متريره اقوثةا بنة اس ة ج بةقرغي م تنة ر اقبنثم واق بب يف ذقك ر ن تثةا اقو ني عنة ع ل اقد ي اسي ر م اقرية واسوخةام داا حتني واية .

ي يي بنةمهب يف اقرصرل جلية اقو ةثل )ا ر ( بثن ة ي يي زء منب تدط عنة ع ل اقد ي اسمي م

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

46

مة اجلزء اآلار تث ر ع اقعبدم (n1إىل اقعبدم 1Jاقرية با هثم اقو ني )و ر اجلزء اقذ ضر اقرصهم1p 1م ببة براة إ ةتثة بةجلية عهثية ي د إىل إزايمJ . مةمثة

Vaعةم تنة ر اراص اقو ني يف اقرية م اةل عةدم ية اقو ةثل 39-1 يبج اق نل .G +Iبوثةا اقو ني

قهجيةيرسوراا إذا ي الر ااتية دا م احلراا عهى دث م ية ت ةثل اقرية ك ة ر احلةل بةقن بم اقاةدم بج ية اقو ةثل اقن )بةقن بم جلية اقو ةثل اسمس ( 1-40يبج اق نل ي د إىل إندةصية.ةا امل رح إمرااه ع اقرية ( مة اراص حت ثل اقرية بةقوثةا )اقدث م اقاظ ى قهوث وبج دا م احلراا .

قنل زء.م اراص حت ثل اقجيةيرسورا املنةتب %75واةدل ت

1-39اق نل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

47

1-40اق نل

-ثنائيـــةاألقطاب -الظـــواهر الفيزيائيـــة يف الثايرســـتورات ـــري املـــتاكم قـــا )رباعيـــة الطبقـــات 3-3-1

الداينستورات(: :p1-n1-p2-n2يوأقص اقجيةيرسورا م اب ابدة

تنتترن كجيةتتتم يتتةمة اق تت نم و تونتترن متت اق تتهثنرن اقندتت و تت مستتك اقعبدتتة :n1طبقــة احل ــز - اسسةسثم تثية دهثهم اقركثز.

ومورستعم اقنجيةتتم تو تنل بن تر ترا ب مت اسملنثترم عهتى تنرن مورسعم اق ةكم :p1طبقة املصعد - .n1هعبدم اجلةنب اق يه ق

تدريبتة وذا كجيةتتم مورستعم حلتةمة p1تنترن مورستعم اق ت ةكم وت تةو مسةكتم :p2طبقة القيادة - .n1اق نم اسسةسثم وت نل بن ر را ب م اقبرا عهى اجلةنب اقاهر م

وذا كجيةتتتتم عةقثتتتم تتتةا قةقنرونتتتة وت تتتنل بن تتتر تتترا ب تنتتترن ادثدتتتم تتتةا :n2طبقـــة املهـــب - اقيرسيرا.

بنثم اقجيةيرسورا ودثي تركثز يةمة اق نم اسسةسثم قنل ابدم. (18-1)يبج اق نل

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

48

(11-1الشكل)

1Jعنة تعبثحم ية مةم عهى اقجيةيرسورا كة قو ةثهب يورز ذا اجلية عهتى وصتة اقجيةيرستورا اقتجية 2J 3J .ي ب اقدعبثم املبثنم يف اق نل

بتتتةوا n2. وتدتترم اقعبدتتتم n1امل تتت ة بةقدةعتتتة n1بتتتةوا بةعتتا قهجيدتتتر اقتتتيت تنودتتل إىل p1تدتترم اقعبدتتتم تث تتر عنتتة اقجيةيرستتورا ستتثةن مودتتةبةن متت يتتةمة اقوثتتةا p2بةعتتا قةقنرونتتة اقتتيت تنودتتل إىل اقدةعتتة

هيتتم تاعتت تثتتةاا اسسةستتثم: )اقجيدتتر واسقنرونتتة ( ومبتتة ن احلركتتم املودةبهتتم قه تتةمة ذا اق تت نة املخوكيربة ثتتتتة ذو يتتتتم وايتتتتة تتتتتتن اقوثتتتتةا املتتتتةا عتتتت اقجيةيرستتتتورا تتتتر ر تتتتر تثتتتتةا اقبتتتتةعجيج ر تتتتر املركبتتتتم

بثم وتنرن اقدث م اإل ةقثم قهوثةا وايتة يف مدعت مت اقجيةيرستورا. إن و ترد ستثهج مت اقجيداسقنرونثم و تتتة وصتتتهم n-p-nواآلاتتتر p-n-pانزستتتوراي يتتتةهلة يتتتةمة اق تتت نم متنننتتتة متتت دااستتتم اقجيةيرستتتورا كر

ر م ركم ي ب اق نل املر م. تدط يةقم إزايم عن ثم تتن اجلزء اسك م ية اقوةذيم ينرن م هعة عهثية. 2Jويثا ن

املن ةز مةمثة ي نل املركبم اقجيدربثتم قوثتةا 1Jع n1إىل اقدةعة p1إن سثل اقجيدر املو ركم م اقبةعا م تتتتتنهم املركبتتتتتم 1Jعتتتتت p1إىل n1. وبتتتتتنيل اقردتتتتتت تنودتتتتتل باتتتتت اسقنرونتتتتتة متتتتت pIاقبةعتتتتتا اسول

املن ةز مةمثة مركبوةن قوثةا اقبةعا اقجية : 3J. وب نل يةالل ي و ر ع nIاسقنرونثم قوثةا اقبةعا اسول .nIثم املركبم اسقنرون -

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

49

.pIبثم املركبم اقجيد - دتتتل مبتتتترتبوج متتت دث تتتتم تركثتتتز احلتتتتةمة p2و n1مبتتتة ن تركثتتتتز احلتتتةمة اسسةستتتتثم قهوثتتتةا يف اقدةعتتتتةتج

قذا مين إهلةل املركبوج n2و p1اسسةسثم قهوثةا يف اقبةعا np II بةملدةانتم مت املتركبوج ,

np II ,

موصهم م باضية يف اقةاا ا ةا ثم عهى اقو ه ل قذقك: 1J 2J 3J. ويثا ن اقرصة Anp III

إىل مركبوج: p1املنعهحم م اقبةعا اسول pI يند ي اقوثةا اقجيد( و ت ةو p-n-p)ر p2و تصل إىل اقدةعة n1مركبم عةبر تا اقدةعة -

ppI. )(و ت ةو n1مركبم ذايم م ودر تبدى يف اقدةعة - pp 1I ن اقوثةا اقجيدريب pI : ي ةو

ppppp I1II )(

إىل مركبوج: n-p-nاقنة ي ع بةعا اقرانزسورا nIب نل يةالل يند ي اقوثةا اسقنرو )(وت ةو p2اقدةعة مركبم ذايم م ودر قهوثةا اسقنرو تبدى يف - nn 1I وينتتتتترن اقوثتتتتةا اسقنتتتتترو nnIوت تتتتةو n1مركبتتتتم عتتتتةبر قهوثتتتتتةا اسقنتتتترو تنودتتتتتل إىل اقدةعتتتتة -

م ةوية :

nnnnn I1II )(

ي تتة ي اقوثتةا اقان تت و اقتذا قهرصتتهم ذايتتم قهوثتةاي اسقنتترو و اقجيدتبةإل تةتم إىل املركبتتة اقاتةبر و اق واقنةتج ع انودةل يةمة اقوثةا غري اسسةسثم: 2Jاملركزيم

..2J cpIع p2إىل n1اقجيدر م - ..2J cnIع n1إىل p2اسقنرونة م -

ودث م اقوثةا اقذا قهرصهم املركزيم p2و n1ت ة ي يف ترازن اق نة يف اقدةعةتج concopco III

س متوهتك داا اةا ثتم تنودتل ع تتة يتةمة اق ت نم و ي تب دتةنرن اقوتترازن p2و n1مبتة ن اقدةعتةتج بتتتج اق تتت نة اقتتتذ يتتتن عهتتتى ت تتتةو عتتتةد اق تتت نة املخوهيتتتم بةإل تتتةا يف يجتتتي الةبتتتت متتت نصتتتة

باتتة n1 متت تتترازن اق تت نة يف اقدةعتتة اقنرادتتل ت تتوعث ن ن تتونوج اقاةدتتم اقةزمتتم قوثتتةا ابتتةع اقعبدتتة اساذ بةحل بةن ث مركبة اقوثةا املر رد ة:

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

51

)(

)]([

)(

np

co

A

conpA

connncoppp

1

II

I1I

III1I

:p2ب نل يةالل مين احلصرل عهى اقاةدم اق ةبدم ي ة ترازن اق نة يف اقدةعة copppconnn III1I )(

تيتتتر يهاتتتب دواا ةمتتتة يف ع تتتل اقجيةيرستتتورا ندتتتل اقجيةيرستتتورا متتت يةقتتتم coIاغتتتي صتتتةر دث تتتم اقوثتتتةا اقتتتذا تاتر اقتند يف تترازن اق ت نة يف اقدةعتةتج نوثجتم اقوةتري coIاقدع إىل يةقم اقو رير و بةقانل تدث تم اقنتتتةتج عتتت اهتتتل يف تتتترازن اق تتت نة يف متتت اقدةعتتتةتج 2Jاقوهدتتتة قهجيتتتة عهتتتى اقرصتتتهم املركزيتتتم

ب تبب ندت اسقنرونتة تاهتى احلتة اقيةصتل تذه اقعبدتم n1جية إذا ااول ترازن اق نة يف اقدةعتة ت يتة يت د إىل زيتةد اقوثتةا اقتذا 2Jيزداد اقن رن املر ب وبةقوتة يتزداد اجليتة عهتى اقرصتهم املركزيتم 2Jم

coI يىت يارد اقورازن و إذا ازداد اسقنرونة يندcoI اقورازن. ويارد ثالثية األقطاب(: - الظواهر الفيزيائية يف الثايرستورات املتاكم قا )رباعية الطبقات 4-3-1

ختوهتتتص اقجيةيرستتتوراا املتتتو ني اتتتة عتتت اقجيةيرستتتوراا غتتتري املتتتو ني اتتتة بر تتترد دعتتتب حتنتتتي ي تتت ى اقبرابتتتم بج اقبرابم و امليبط. n2و p2ي هط ية اقو ني بةس ةه اسمةم بج اقعبدم

حتوتتر داا اقتتو ني منباتتة قهوثتتةا امل تتو ر يف يةقتتم اقتتو ني اسستتوةتثن و تت يةقتتم غتتري مرغتتر اتتة ب تتبب احلراا اقزا ة اقيت ين ر ة ذا اقوثةا و منباة نبضثة و احلةقم املنو ر .

واقوثتتتتةاا املورقتتتتة يف خموهتتتتص ابدتتتتة داا ت تتتتةثل اقجيةيرستتتتورا عتتتت اقبرابتتتتم (19-1يبتتتتج اق تتتتنل) املن تتةز 3Jتو تر اسقنرونتتة عت اقرصتتهم n2و p2عتت اقعبدوتتج GIاقجيةيرستورا. عنتتة متروا تثتتةا حتنتي

. ويثا إن ميتبط اقجيةيرستورا يوتأالر جبيتةي : يتة اقوةذيتم و يتة اقتو ني. إن ك ثتم p2إىل n2 مةمثة م تو ةد بوأالري تثةاي : n2اسقنرونة اقيت يعهدية اقبةعا

يند تتتتتتتي إىل متتتتتتتركبوج: ذايتتتتتتتم nIاقتتتتتتتذ يتتتتتتت د إىل ترقثتتتتتتتة تثتتتتتتتةا إقنتتتتتتترو AIتثتتتتتتتةا اقتتتتتتتةاا اقر ث تتتتتتتثم -3)( nn 1I ت ودر يف اقعبدمp2 و عةبرnnI 2تا اقرصهم املركزيمJ إىل اقدةعةn1.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

51

)(اقذ ي د إىل ترقة تثةا اقنرو دث وب GIتثةا اقو ني -4 1IG و يوأقص م متركبوج: عتةبرو ذايتتم دث ويتتة م تةويم قدث تتم تثتةا اقتتو ني يف اقتتةاا n1إىل اقدةعتة 2Jتاتت اقرصتهم املركزيتتم GIدث ويتة

م تثةا اقو ني.مر ا ةا ثم. وتنرن دث م املركبم اقاةبر ك بت يف يتةل n1قو تودر يف اقدةعتة 2Jواقتيت تات n2ية سبحم يوبج ن ك ثم اسقنرونة املنعهدم م اقبةعتا

كتتت يتتتة تتت عهثتتتب يتتتةل عتتتةم و تتترد تثتتتةا حتنتتتي و تتتذا يتتت د إىل زيتتتةد اقوثتتتةا اقجيدتتت GIو تترد تثتتتةا حتنتتتي اسمتتر اقتتذ يتت د بتتةواه إىل ستترعم تتتراكي املزيتتة متت يتتةمة اقوثتتةا يف كتتة دةعتتة اقجيةيرستتورا p1قهبةعتتا

وبةقوتة إىل إندتةص يتة اقورصتثل اسمتتةم coIواقرصترل ا تة إىل يةقتم اإل تبة عنتة دتثي دتل قهوثتةا اقتذا :2-1 مبري املبج يف اق نل -قتقهجيةيرسورا ك ة ر وا م م اراص اقير

(11-1كل )الش

(..1-1الشكل )

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

52

مجية : n1اسونةدا قدةنرن ترازن اق نة يف م دةعة اقجيةيرسورا مين ن ننوب قهدةعة conCnncoppp IIII1I )(

م اق نل يضة ة:

GAn

GnGA

III

I1III

)(

بةقواري ة:

)(

)(,

)()]([)(

np

Gnco

A

nn

conGnpAcoppp

1

III

11

I1I1II1I

وحتدثتحم GI و coIت زيةد م اقوثتةاي coIم ةام متةمة قوأالري GIم اقاةدم اساري ن ونوج ن تأالري رد سريةن اقوثةا )املصاة مر ب بةقن بم قه يبط( يظير بةقجيةيرسورا تةذيم اهيثم مر بم عنتةمة ينت

GI متتجية ينتتAI وتنتتpn و زيتتةد ,

pn 21يتتة يتت د قزيتتةد AIتتت د إىل زيتتةد , , و نتتذا121يتتىت تصتتبم تصتتبم ع هثتتم إعتتةد اقورقثتتة كتت متت إعتتةد دمتتج يتتةمة اق تت نم عنة تتذ

ينعهحم عةد كبري م يةمة اق نم وينانل ا ة ية وينودل اقجيةيرسورا إىل يةقم اقو ةثل.

خواص حتميل الثايرستور بالتيار: 6-3-1تو تتتةد اتتتراص حت ثتتتل اقجيةيرستتتورا بةقوثتتتةا اقدث تتتم اقاظ تتتى قهوثتتتةا امل تتت رح مبتتترواه عتتت اقجيةيرستتتورا بن ثتتتم احلتتراا اقتتيت ي تتوعث اقجيةيرستتورا ن يبتتةد ة يف اقرستتط احملتتثط يثتتا تبدتتى يتتراا متتةد نصتتص اقنةدتتل املصتتنر

قاظ ى احلةيم امل رح اة.منية اقجيةيرسورا دل م اقدث م ا تو ةد اسسوعةعم احلراايم اقيت ي وعث اقجيةيرسورا تبةية ة يف اقرسط احملثط م دةنرن اقوبةدل احلراا :

TT

wj

R

T

R

TTP

max

max

اسسوعةعم اقاظ ى املبةد . maxP:يثا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

53

تتب ن تنتترن اسستتوعةعم اقاظ تتى املبتتةد كتت متت اسستتوعةعم اقتتيت تو تترل إىل تدتتة يتتراا يف اقجيةيرستتورا aP.

aaa IVPP .max

aV( برد اجلية عهى اقجيةيرسورا النةء اقو ةثل :V.) aI اقوثةا املةا ع :( اقجيةيرسوراA.)

maxjT.دا م احلراا اقاظ ى اقيت تو هية بهراا نصص اقنةدل : WT( دا م يراا اقرسط احملثط :C.). TR )املدةومم احلراايم مل ةا اقوةتحم احلراا )م بهراا نصص اقنةدل إىل اقرسط احملثط :/w].[C.

TwTaT RRR

TjR املدةومتتتم احلراايتتتم اقةااهثتتتم وتو تتتةد دث ويتتتة كن تتتبم اقيتتتر احلتتتراا بتتتج بهتتتراا نصتتتص اقنةدتتتل وستتتعم : .[C/w] اقجيةيرسورا املوصل بةقرسط ا ةا إىل اقوةتحم احلراا اقنةمل ع بهراا نصص اقنةدل

TwRا ةا ثم وتو ةد دث وية كن بم اقير احلتراا بتج ستعم اقجيةيرستورا ا تةا واقرستط احملتثط : املدةومم .[C/w] إىل دث م اقوةتحم احلراا اقنةمل

يه : تواهحم ك ثم احلراا اقيت يبةد ة اقجيةيرسورا يف اقرسط احملثط مبة نر اقجيةيرسورا ونظةم ع هب: -

ك تتة . اجلرمتتةنثرم عهتتى متت اق تتهثنرناقنرادتتل املصتتنرعم متت تةا تتم احلتتراا اقدصتترش اقتتيت تو هيتتة نصتتة ن اسستتوعةعم اقنيربة ثتتم اقتتيت تو تترل إىل يتتراا يف اقجيةيرستتورا تواهتتحم بنظتتةم ع تتل اقجيةيرستتورا تتتتذا كتتةن ع هتتب

aaaموراصتتة )م تتو را ( حت تتب اسستتوعةعم متت اقاةدتتم IVP . متتة إذا كتتةن ع هتتب نبضتتثة تو اتتذ اقدث تتم املورسعم قهوثةا.

اقير احلراا بج بهراا نصص اقنةدل و اقرسط احملثط. - اريدم اقو ية امل وخةمم و ة ة و م ار اقو ية امل وخةمم: -

)م دا ( يراايم. اقو ية بة راء اقعبثا احملثط م و بةون اسوخةام م اة -1 اقو ية اقد ر بةسوخةام يز ريم )مراوح كيربة ثم(. -2 اقو ية بةق را ل )املةء و اقزيت(. -3

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

54

يف يةقتتم اقو يتتة اقد تتر توتتأالر املدةومتتم احلراايتتم قهرستتط احملتتثط ب تترعم تتتةتحم ا تتراء إذ تونتتةد دث ويتتة بزيتتةد ةتحم ا را يتة يت د إىل زيتةد اسستوعةعم احلراايتم املبتةد واق تنةن اقوةقثتةن يبثنتةن عةدتم املدةومتم سرعم اقو

احلراايم قهرسط احملثط واسسوعةعم احلراايم املبةد ب رعم تةتحم اقوثةا ا را .

(.11-1الشكل )

سرعم تزاية تثةا اقجيةيرسورا يف حلظم اقو ةثل إذ ت الر سترعم تزايتة تثتةا اقجيةيرستورا حلظتم اقو تةثل -دdt

dIa ب تتنل كبتتري عهتتى ك ثتتم احلتتراا املبتتةد إذا كةنتتت ستترعم تزايتتة اقوثتتةا كبتتري مينتت ن ت تتبب تهتتص اقجيةيرستتورا

تتتتتتةثل بنتتتتتتتر اقجيةيرستتتتتتورا وتنتتتتتترن دث ويتتتتتتة املورستتتتتتتعم تواهتتتتتتحم اق تتتتتترعم امل تتتتتت رح اتتتتتتة قوزايتتتتتتتة اقوثتتتتتتةا عنتتتتتتة اقو

sec.10

A

dt

dIa ( عنة ية مس معبحم عهى اقجيةيرسورا ي ةوV025-002 و يتوي احلتة مت سترعم ) تزاية تثةا اقجيةيرسورا بت ةتم مهص حتريض .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

55

(.11-1الشكل )

: MOSFET القدرة ترانزستورات 2-1- –اس ك تتتتثة –اقرانزستتتوراا احلدهثتتتم ذا ابدتتتة )املاتتتةن املة تتت اتتتترح منتتتذ يةنثنثتتتة اقدتتترن

اقتتتيت ت تتتوعث حت تتتل تثتتتةاا مدبرقتتتم يف يةقتتتم اقورصتتتثل MOSFETنصتتتص اقنةدتتتل ( وامل تتت ة ااوصتتتةاا ومتتتت مث تتتتة باقدتتتتةا اقنرونثتتتتة وتو تتتتل يتتتترد كبتتتتري يف يةقتتتتم احلجتتتتز يتتتتة اهيتتتتة ميثتتتتة قوعبثدتتتتة

يتتىت يهنتتة بتتة ي حتتتل الهيتتة يف اقاةيتتة متت اقوعبثدتتة BJTستتوخةامة اقرانزستتوراا نيل اقتتاستتوخةامية واةصم تهك اقيت توعهب سرعة دع عةقثم.

ب وس بتتتتة متتتت تيتتتتي تتتتذه BJTاقرانزستتتتورا عتتتت آقثتتتتم ع تتتتل بآقثتتتتم خموهيتتتتم MOSFETيا تتتتل اقرانزستتتتورا ينتتتتةدش تتتتذا اقيصتتتتل اآلقثتتتتم اقيثزية ثتتتتم اساوةتتتتتة ب تتتتنل وا تتتتم سستتتتوجي ةا كتتتتة اقنتتتترعج ب تتتتنل تاتتتتةل.

ب واقارامتتتتل اقتتتتيت حتتتتتةد دتتتتثي اقوثتتتتةا واجليتتتتة يف MOSFETاقدتتتتةا اسيسةستتتتثم اقتتتتيت حتنتتتتي ع تتتتل ترانزستتتتورا اقرانزسوراب و ي نةل اقا ل غري اقنظةمثم اقيت سوظير يف اقرانزسورا عنة ختع ذه اقدثي .

البنية األساسية:1-2-1- واملنرنتتتم متتت ابتتت ابدتتتة مرتبتتتم تتتةدرقثة a-9-1اقبنثتتتم املبثنتتتم بةق تتتنل MOSFET اقدتتتةا قرانزي تتتورا -

امل تتتتتربم يف اقرتثتتتتتب. ي تتتتت ى اقرانزي تتتتتورا ذو اقبنثتتتتتم pامل تتتتتربم متتتتت اقعبدتتتتتة nيثتتتتتا تونتتتتتةو اقعبدتتتتتة

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

56

nnpn نتر منط إغنة دنة ذ احلده رانزي ورا ةقب n ) وذقتك سستبة ستنذكر ة سيدتة ( . pذو اقدنتتة MOSFET متتة اقرانزي تتورا ذو اقبنثتتم املاةك تتم متةمتتة متت يثتتا اإل تتةبم تث تت ى ترانزي تتورا

( 9-1+( وامل ت ثوج بتةملنب واملصتر يف اق تنل )nينرن م تورش اإل تةبم يف كهوتة اقعبدوتج ا تةا ثوج ) .(cm-3 19^.1) م إذ يبهع عةد مو ةوية تدريبة وعةقثة ب نل وا

اقرسعى عةد بةجل ي اقر ث ب و ت املنعدتم اقتيت سون تأ تثيتة اقدنتة ) و تر مر تر اقتذ pت ى اقعبدم ( -n(ب متتة اقعبدتتم )cm-3 16^.1) سننةد تتب يف اقيدتتر اقوةقثتتم( بتتج املنبتت واملصتتر ب وتبهتتع إ تتةبوية عتتةد

(ب وحتتتتةد منعدتتتم اقوتتتةتحم تتتذه cm-3 15^.1 – 14^.1ش )تيتتت اقوتتتةتحم قه صتتتر وت تتتة عتتتةد مب تتتور ية اسحنثةز قهانصر.

دتتة يبتتةو متت اقنظتتر اسوىل عتتةم و تترد يتتر قهوثتتةا بتتج م تتري املصتتر واملنبتت قهانصتترب وذقتتك سن إيتتةش اقرصتتهوج -pn تتي ( ستتونرن من تتةز عن تتثة مي تتة كةنتتت دعبثتتم اجليتتة –منبتت يو وصتتهم املصتتر –) إمتتة وصتتهم اجل تتي

املعبتتحم بتتج املصتتر واملنبتت . س مينتت يدتت يرامتتل تت نة دهثتتم تت منعدتتم اجل تتي عتت م تترش اقبرابتتمب وذقتتك تتذه اقعبدتتم عتتةد بأك تتثة اقبرابتتم وتبهتتع سن اقبرابتم مازوقتتم عتت اجل تتي بعبدتتم متت النتتة وك تتثة اق تتثهثنرن )ت تت ى

و تتر متتةد عةزقتتم ثتتة ب وبةقوتتة قتت يا تتل اقرانزي تتورا ب تتنل ي تتةبب ع تتل نة تتروم ( 0.01Aمسةكويتتة اقنظةمثتتم ). عنتتة تعبثتتحم يتتة يتت د احنثتتةز اقبرابتتم يثتتا ينتترن ك رهنتتة مر بتتة بةقن تتبم قه نبتت يو تترل ستتعم BJTاقرانزي تتورا

يتة ينترن ترا نتةدة بتج املصتر واملنبت ي ت م n ك تثة اقبرابتم إىل ابدتم و دنتة مت نتر اق ثهنرن اقراد حتتمنبتت ( املوصتتهم كيربة ثتتة عهتتى –( وياتتة عتتةد منتتةاحم اقو تتةس )برابتتم 9-1ا تثتتةا ذو دث تتم مه ر تتم ) اق تتنل مبتترو

اقبرابتتم واملنبتت وتث تتة باتتة ستتننةدش اآلقثتتة اقويتتر مي تتة يف حتةيتتة دث تتم اقوثتتةا املتتةا متت تتل دث تتم ماثنتتم قهجيتتة بتتج اقيثزية ثم امل ديم قن رء اقدنة اقنةدهم .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

57

( ذو MOSFET( اسي منظرا قهرانزي ورا ) b) . ( MOSFET( مدع ار يف اقرانزي ورا ) a( : ) 9-1اق نل ) ( .nاقدنة )

اقنةمتتتتل متتتت آس ا ةيتتتتة املرصتتتترقم عهتتتتى اقويتتتتر يتتتتة ياعتتتت ايتتتتة عةقثتتتتة MOSFETيونتتتترن اقرانزي تتتتورا

ومدةومم ترصثل منخيضم. يف اقرسي املنظرا د با اقعبدة قور ثم اق نل.و تتتتر ااوصتتتتةا بVDMOS( عتتتتةد بةقرانزي تتتتورا 9-1را ذو اقبنثتتتتم املبثنتتتتم بةق تتتتنل )ي تتتت ى اقرانزي تتتتو -

سنتتةمة اق تتةدر قه تت نة ب وياتت تتذا اسستتي يضتتة عتت مو ه تتهم ا ذو MOSFETقابتتةا اقرانزي تتورا -n+ وترديتتة يتتوي إمنتتةء منعدتتم اقوتتةتحم nاقا هثتتة اقوصتتنثاثم قهانصتترب يثتتا يتتوي اقبتتةء بو تتنثل اقعبدتتم

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

58

ب تتنل pبةق تت ةكم املعهربتتم وتتتحم آقثتتم ت تتنثل اقبهتتراا . باة تتذ تتر إداتتةل منعدتتم اجل تتي ذا اقتتن ط +. يتتتوي ت تتتنثل ابدتتتيت اسنتتتةمة nقردةدتتتم متتت نةيثتتتم املنبتتت ب ويوبايتتتة إداتتتةل ابدتتتم املنبتتت مصتتتيرا تتت ا

اساريتتتتج ب تتتنل مدنتتت ب ي ين تتتذه اس تتتزاء متتت اقردةدتتتم تنتتترن ال ثتتتم بجينتتتة ك تتتثة اق تتتثهثنرن ملنتتت واقو تةس املاتة قه نبت اق را ب م اقرصرل إىل ذه املنةاحم م اقردةدم . و اريا يتوي إداتةل م ترش اقبرابتم

مث اقةة ا ةا قهانصر . :MOSFET س بة م اإل ةا إىل با اقندةد املي م اسارش يف بنثم اقرانزي ورا -يونتترن املنبتت متت آس املنتتةاحم ذا اق تتنل املضتتها املرصتترقم عهتتى اقويتتر واحملةاتتم مبنعدتتم اقبرابتتم. : أوال

ب يتىت MOSFETي الر اق نل ا نةس ملنتةاحم املنبت إىل يتة متة عهتى دث تم مدةومتم اقورصتثل قهرانزي تورا اقتيت MOSFET انزستوراا ن با اق ركة املصنام ت وةل تذه اقندعتم يف اإلعتةن واقترويج قنةتتم اقر

. ييتة ت تنثل املنبت International Rectifierإنوتة مت HEXFETتنوجيتة )عهتى ستبثل املجيتةل ب نل عةد كبري م املنةاحم اقصةري إىل زيةد اقار إىل يةه اسدصى ) اقباة اجلةن اقا ترد عهتى ا تةه

إىل W ار تتتة )اتتترل اقدنتتتة (. ي تتتةو عتتتر اقدنتتتة تتتتةتحم اقوثتتتةا يف اقانصتتتر ( يف منعدتتتم اقبرابتتتم مدةانتتتم متتتاقعتترل اجلتتةن قنتتل اهثتتم مضتتروبة باتتةد ا ةيتتة اقتتيت ت تتنل اقانصتترب وياتتة احلصتترل عهتتى دث تتم عةقثتتم قن تتبم

اقار إىل اقعرل مرا مرغربة سنب يزية ابم اقانصر إىل يةه اسدصى.

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

59

التفق للمصرف ( : تأثري مسرى البوابة على منطقة1-1الشكل )

(a لتكوين طبقة جتميع يف حالة الوصل )bللعمل كصفياة ح ز يف حالة الفصل ).

( : الرموز الكهربائية :11-1الشكل )

a ( ترانزيستور )MOSFET ( ذو القناة )n ) b ( ترانزيستور )MOSFET ( ذو القناة )p )

واملصتتر ب ك تتة يبتتج اق تتنل بتتج متةستت املنبتت npnايثهتت متت اقتتن ط BJTيظيتتر ترانزي تتورا : ثانيــا - اقعيثه . BJTع ل اقدةعة قهرانزي ورا p( يثا تا ل ابدم اجل ي م اقن ط 1-9)

pقوخيث إمنةنثم ع ل ذا اقرانزي ورا اقعيثه يف يةقم اقورصتثل دتةا اإلمنتةن يتوي دصتر منعدتم اجل تي ( وكنوثجم ذا اقدصر بج اجل ي واملنب يظيتر النتة ايثهت مرصترل 9-1منعدم املنب ك ة يف اق نل )م

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

61

ب ومينتتت استتتوخةام تتتذا اقجينتتة املونةمتتتل يف املدرمتتتة نصتتتص (9-1 املصتتتر واملنبتتت ك تتتة يف اق تتنل )بتتج اجل ريم واملدرمة اجل ريم اقنةمهم .

يتتوي قصتدية عهتتى ستتعم اقردةدتتم ب ( ب يثتتا -nتور تت اقعبدتتم املاةنثتتم قهبرابتم تتتر منعدتتم اقوتةتحم ) :ثالثـا -( -nوياة ذا اقو ةس ميثةا ق تببج ب يثتا حي ت مت اقنةدهثتم اقنرعثتم ملنعدتم اقوتةتحم عنتة ستعم املنعدتم )

املةعى بجينة ك ثة اق ثهثنرن ع ت تنثل ابدتم ثت ) منعدتم ذا نةدهثتم نرعثتم ال تنم ستر تنتةدش يتتة ي تتةعة عهتتى ختيتتث دث تتم مدةومتتم اقورصتتثل إىل احلتتة ( a.1-1تدتترا سيدتتم ( ك تتة يف اق تتنل ) يف

اسدىنب ومتتت نةيثتتتم اتتترش تا تتتل اقعبدتتتم املاةنثتتتم ع تتتل م تتترش قه دتتتل عنتتتةمة ينتتترن اقرانزي تتتورا يف يةقتتتم -) املصتتتر ( pnاقيصتتتل يتتتة حيتتترل دون بتتترد دث تتتم نصتتتص دعتتتر احننتتتةء منعدتتتم اإلتدتتتةا يتتترل وصتتتهم )

هنثتتةا قهانصتتر ب ويبتتج اق تتنل ) قتتك قه ثهرقتتم دون اخنيتتة دث تتم يتتة اساجل تتي ( إىل دتتثي صتتةري تتةا وذ1-1.b . آقثم اقا ل ذه ) nذو اقدنتتتتتة MOSFETاقرمتتتتتزي اقنيربتتتتة ثج قهرانزي تتتتورا ( 11b( )1-11a-1يبتتتتج اق تتتتنةن ) -

ب يثتا يتةل ا تةه اق تيي املرسترم عهتى ا تط اقراصتل عهتى اقرتثتب pذو اقدنة MOSFETواقرانزي ورا عنتتة إقةتتةء pnإىل منعدتم اجل تتي عهتى ا تتةه متروا اقوثتتةا إذا كةنتت وصتتهم بتج اجل تتي واملنبت من تتةز مةمثتة

وذو nذو اقدنتتتة MOSFET يةقتتتم اقدصتتتر بثني تتتة وتعبثتتتحم يتتتة احنثتتتةز متتتةم . بةقوتتتة يف ترانزي تتتورا( بثن تتة يوجتتب إىل 11a-1امتتز اقرانزي تتورا ك تتة يف اق تتنل )ب يوجتتب اق تتيي إىل p منعدتتم اجل تتي متت اقتتن ط

.pا ةا يف اقانصر ذو اقدنة

:( I-Vاجلهد ( ) –خصائص ) التيار 2-2-1يف كرنتتتب عنصتتترا الةالتتت املتتترابط وتثتتتب يتتتو ني م تتترش BJTاقرانزي تتتورا MOSFETي تتتةبب اقرانزي تتتورا

مبتتتتروا اقوثتتتتةا بتتتتج م تتتتري ا تتتتر ب بتتتتج املنبتتتت – MOSFETو تتتتر اقبرابتتتتم يف اقرانزي تتتتورا –اقتتتتةال .MOSFETواملصر . ينرن م رش املنب عةد م ركة بج يهديت اقةال وا ر قهرانزي ورا

( كوتتةب قهجيتتة iD ا تتر ب تةتتريا تثتتةا املصتتر )( من نثتتة اصتتة 12a-1يبتتج اق تتنل ) -( ) اجليتتتة بتتتج اقبرابتتتم واملنبتتت ( ب vGS(ب متتت تتتل دتتتثي مواتتتةد قه ا تتتل ) vDSبتتتج املصتتتر واملنبتتت ) ( p(. متةالتتتل من نثتتتة ا صتتتة قهانصتتتر ذو اقدنتتتة ) nذو اقدنتتتة ) MOSFETوذقتتتك قهرانزي تتتورا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

61

م كتل مت اجليتة واقوثتةا يثتا تظيتر تذه املن نثتة يف اقربت اقجيةقتا مت ا صة اق ةبدم م عنتل دعبثت ( بةس م اقرب اسول .iD – vDSإيةاالثة )

( كدةا قهتو ني بو ريتر اقدتةا إىل MOSFETيف تعبثدة اقنرونثة اقدةا ب ي وخةم اقرانزي ورا ) ذه اقوعبثدتتتتتتة يا تتتتتتل اقرانزي تتتتتتورا ) ( ب ويف تتتتتت BJTاحل تتتتتتل ب تتتتتتنل م تتتتتتةبب سستتتتتتوخةام اقرانزي تتتتتتورا )

MOSFET ( عهتتى اتترل من نثتتة ا صتتة )iD – vDS بتتةء متت منعدتتم اقدعتت متترواا بةملنعدتتم )ىل يةقتتم اقياةقتتم ووصتترس إىل املنعدتتم اسومثتتم عنتتة ع هتتب يف يةقتتم اقورصتتثل ب وبةقوجتتةه املاتتةكل عنتتة انودةقتتب إ

جية ملن نثة ا صة .( املنةاحم اق12a-1اقيصل ب ويبج اق نل )

( iD – vDS( خصائص اخلرج )a) ،( من ا ناءnاجلهد ( للرتانزيستور ذو القناة ) –( منانيات اخلصائص )التيار 11-1الشكل )

( ،b) ( مناين التاويل ) النقل.

املنبتتت ( عتتت دث تتتم –)اقبرابتتتم يةقتتتم اقيصتتتل عنتتتةمة تدتتتل دث تتتم يتتتةيف MOSFETينتتترن اقرانزي تتتورا -عت بضت ترقوتة . ينترن MOSFETواقتيت س تزيتة يف ماظتي ترانزستوراا اسستوعةعم vGSth ية اقاوبتم

اقانصتتر عنة تتذ يف يةقتتم اقتتةاا امليوريتتم ب ويور تتب عهثتتب حت تتل يتتة ويتتة اقوةذيتتم املعبتتحم عهتتى اقتتةاا ب يتتة ( تتب ن ينتترن كتت متت 12-1املبتتج بةق تتنل ) BVDSSياتتن ن يتتة اسهنثتتةا بتتج املصتتر و املنبتت

اجلية املعبحم بج املصر واملنب ب وذقك قتوةيف يةقتم اسهنثتةا واقضتثةعة اقنبتري يف اقدتةا اقتيت تتنجي عت اجل ي (. –ذقك عنة يةو اسهنثةا تنب ياة نة ة ع اسهنثةا اجلريف قرصهم )املصر

منبتتت ( كبتتري تةنتتب يا تتتل يف املنعدتتم اسومثتتم ) ت تتتوخةم تتذه اقو تتت ثم –برابتتم عنتتة دثتتةد اقانصتتتر جبيتتة ) -( وسننةد تتب يف اقيدتتر اقوةقثتتم ب متتة MOSFET تتةتج ب ياتترد و تتة إىل اآلقثتتم اقيثزية ثتتم قا تتل اقانصتتر )

( BJTالةنثي تتتتة تيتتتتر قتتتتوةيف اقوبتتتتةس متتتت مييتتتترم "اإل تتتتبة " اقتتتتذ ضوهتتتتص مةقرقتتتتب بتتتتج اقرانزي تتتتورا )

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

62

ب يثا مين عنة ذ احليتة عهتى تثةعة اقدتةا بتج املصتر واملنبت عنتة ( MOSFETواقرانزي ورا ) دثي مدبرقم يىت قر كةن تثةا املصر كبريا ن بثة .

( يف املنعدم اسومثم إذا حتددت اقاةدم : MOSFETيا ل اقرانزي ورا ) -vCS – VGS(th) > vDS > 0 ................... 1-1)

ب تدتتط عهتتى (ب وتاو تتة دث وتتنبتت امل –ينتترن تثتتةا املصتتر يف املنعدتتم اقياةقتتم م تتودة عتت يتتة )املصتتر -" منعدتم اإل تبة قك ت ى ذه املنعدتم يضتة (. يدةل ع اقوثةا يثةنة نب ب ب وقذاملنب – يم )اقبرابم

ت تت ثم " املنعدتتم اقياةقتتم " قتتوةيف استتوخةام مصتتعهم " " و "منعدتتم اقصتت ةم ا ةستت "ب قنننتتة سن تتوخةم . مت نظريتم املرتبتم اسوىل املب تعم مينت BJTاإل بة " ومن اقوبةس مت مييترم اإل تبة يف اقرانزي تورا

اقوابري ع اقدث م اقودريبثم قوثةا املصر يف املنعدم اقياةقم بةقاةدم : iD = K( vGS – VGS(th) ) 2 .............1-2)

ماةمل يواهحم بةق نل ا نةس قهانصر . عنة احلة اقيةصل بج املنعدم اسومثم واملنعدتم اقياةقتم ب K :يثا ( إىل :2-1( ت ول املاةدقم ) vGS – VGS(th) = vDS عنةمة ينرن )

iD = K ................1-3 )

( . 12a-1اق نل ) سيهم ومنةسبم قو ةية احلة اقيةصل بج املنعدوج بةدمب ك ة يبجو اريدم ذا م تتورية اجليتتة املنعدثتتم ب إس MOSFET ( ب تتنل مدبتترل يف اقرانزستتوراا 2-1يتتوي تعبثتتحم اقاةدتتم ) -

( )عنتتتتة ع تتتتل اقانصتتتر يف املنعدتتتتم اقياةقتتتتم( ب وامل تتتت ى عتتتتةد من تتتتن vGS( بةسقتتتتم ) iD ن استتتي من تتتتن تةتتتتري) اقو ريتتل )اقندتتل(ب يبتتتج ن تتذه املاةدقتتتم تنتترن صتتت ث م تدتتط عنتتة اقدتتتثي املنخيضتتم قوثتتتةا املصتتر يف ترانزستتتوراا

اعثتتة MOSFET. مينتت ب تنل عتتةم اعوبتةا من تتن اقو ريتل قرانزي تتورا اسستوعةعم MOSFETاسستوعةعم من ن اقو ريل قهانةصر املنعدثم ذو اق نل اقدعا ب وسننةدش يف اقيدر اقوةقثتم ستبة تذا اساتوة يف خبة

.MOSFETاملنعدثم وعنةصر اسسوعةعم MOSFET نل من ن اقو ريل بج عنةصر

الشانة الفائضة إىل ح م صغري يف ( تيار البوابة السالب يضغ حوامل aيبني آلية القطع بواسطة البوابة السالب ) (11-1) الشكل حتد من تيار البوابة األعظمي. p2( املقاومة األومية اجلانبية يف طبقة القاعدة bمركز جزيرة املهب )

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

63

:JFETذات األثر احلقلي ترانزستورات االستطاعة 5-1

:(v , iواصة اجلية واقوثةا) ماسسةسث اقبنثم 1-5-1ب ) و يف باتتت اسيثتتتةن JFETقرانزستتتورا اسستتتوعةعم ذا اسالتتتر احلدهتتت nمدعتتت عر تتت يف اقدنتتتة إن

يظيتتتر تركثبتتتم نةستتتثم ( 47a-1) يظيتتتر بةق تتتنل SITت تتت ى ترانزستتتوراا ذا اقو تتتري اق تتتةك و . JFETتماثنم ت ى تركثبم بنثم اقبرابمب ية اقراكثب املرعرد اة م تراكثب اق

. MOSFETs تب نل كبري م سهر ع هية م اقبرابم واملنب يف اق إن منةاحم اقبرابم واملنب تو ةبباملئتتة و يتتىت اآلس متت اق تترا م قركثبتتم اقبرابتتم منبتت تتتربط ب تتنل موتتراز )عهتتى اقويتتر ( إلععتتةء إن

واية .JFET ترانزسورا اةدم امل تتوخةمم يف عنةصتتر وان م تتورية اقوعاتتثي امل تتةا إقثيتتة يف اق تتنل تنتترن مو تتةام ب تتنل منتتةتب قوهتتك

نصة اقنرادل اسارش وامل ةا إقثية بنيل اقرمرز املنةتئم.

(.11a-1الشكل )

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

64

(.11b-1الشكل )

اسباتةد اقتيت تظيتر بةق تنل اق تتةبحم ب تنل ن ت تهاتب دوا ا ث تت يف حتةيتة اصتة اقانصتر ب و تتذا إن مةسننةد ب باة دهثل .

يف اق تتتتنل تتتتثحم ن تتتتبثة وينتتتترن ن تتتتبثة متتتت بضتتتت wعتتتتر اقدنتتتتةل JFETيف ترانزستتتتوراا اسستتتتوعةعم منتتوج اقانصتتر عتتةد إن .wينتترن عتتةد صتتةر متت clمنتترومرا إىل ع تترا املنتترومرا واتترل اقدنتتةل

ياو تة عهتى اقدث تم املعهربتم قو تل gs lمصتر –امل تةتم بتج منعدتم اقبرابتم إن .gslحيةول ن يصةر ب اة . ية اسهنثةا

تتتذه املنعدتتتم املعا تتتم ب تتتنل ايثتتتص وب تتتنل سةستتت املصتتتر يةالهتتتم ب تتتنل كبتتتري قوهتتتك امل تتتوخةمم يف . MOSFETsترانزسوراا اسسوعةعم (.47b-1يظير يف اق نل ) n-channel JFETعنصر اقةاا م ا ل

منبت تصتبم –ي ري اىل ا ةه اقوثةا اقذ ستثوةتحم قتر ن منعدتم وصتهم اقبرابتم Gاق يي عنة منعدم اقبرابم يضة يظير يف ذا اق نل. p-channel JFETمن ةز مةمثة ب وعنصر

(.a-48-1تظيتتتر بةق تتتنل ) JFET( بةقن تتتبم قرانزستتتورا اسستتتوعةعم v,iاصتتتة اجليتتتة تثتتتةا ) إنب تتبب Triodeوغةقبتتة ت تري إىل اصتتة اقتت MOSFETو تذه ا صتة خموهيتتم متةمتة عتت تهتك يف امليرغم. Triodesاق بب يف اصة اجلية واقوثةا ا ةصم بت

اقظتتة ر بةق تتنل منبتت ( –)اقبرابتتم منبتت وكتتذقك يتتة -من تتن اقندتتل اقودتتري بةقن تتبم جليتتة املصتتر إن(1-48-b.)

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

65

(11-1الشكل)

ت تتوجر dsVبةقن تتبم ل Diن من نثتتة س µاسحنتتةاا يف من تتن اقندتتل غةقبتتة متتة ي تت ى ابتتم احلجتتب إن (. a-48-1 ر م ةا إقثب يف اق نل ) ير ك ةتثةا مصر دث وب ص

(مت offمصر اقذ مين يجبب بتايةء اقانصتر)يةقم -إن املن ن ميجيل اقزيةد اقراك ثم يف ية املنب ثم يف ية املصةا برابم. ل زيةد تراك

تتر غةقبتتة يتتةز JFET ت ن املثتتز اسكجيتتر هلثتتم اقتتيت مينتت مةيظويتتة يف اصتتة اجليتتة تثتتةا تت ن اقتتON اقتتذ ياتتن نتتب عنتتةمة يتتوي دصتتر اقبرابتتم متت املنبتت تتتةن اسدا ينتترن يةقتتمON وبتتةقندث ان كتتل

. OFF يز اقدةا نصة اقنرادل غةقبة يز

امبتة ي ت م ب تنل ONغتري مرغربتم مباظتي تعبثدتة اسنظ تم اسقنرونثتم سن يتةز ONومثزا يتز عنتةه متةن دااهت يثتا OFF يتةز يةقتممية ب بابترا تثتةا عنتة تزايتة استوعةعم اقنظتةم بثن تة ابثاثتة

مل تة انو تةاا JFETيعيب يةل ااتية اسسوعةعم عهى اجليةز .وب تبب تذا اقاتة حم ترانزستوراا اقتت واساة وم ذقك تتن باضية مورتر ةايأي.

تثزية ثم ع ل اقانصر: 2-5-1

عنتةمة ينترن يتة اقبرابتم املنبت م تةوية ONتنترن يف يةقتم JFETك ة رنة سةبدة ب ن ترانزسوراا -1) اقبنثتم املب تعم يف اق تنل نبت يف ذا حية سنتب س ير تة إعةدتم قوتةتحم اقوثتةا بتج املصتر وامل قهصير.49a.)

كبري ب تنل كتةيف يثتا منتةاحم اقابترا قرصتهم اقبرابتم املنبت عنتة +Pعر منعدم اقدنةل بج منةاحم اقبرابم س يدةبل يف مركز اقدنة وبةقوة يةو اساونة . Vgs=1اجلية

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

66

Lcب مصتتت ي اقانصتتتر يريتتتة تصتتتةري املدةومتتتم اسومثتتتم بتتتج املصتتتر واملنبتتت جباتتتل اتتترل اقدنتتتة ONيف يةقتتتم . Lgd دصر بةإل ةتم إىل ارل منعدم ر املصر

.ONاقوص ثي اجلةن ملنةاحم املنب واقبرابم ي الر يضة عهى مدةومم اقانصر يف يةقم

(11-1الشكل )

احنثتتةز عن تتت تتتزداد منعدتتتم اقابتترا ب تتتنل PNعنتتةمة تن تتتةز وصتتهم اقبرابتتتم منبتت (49a-1)يف اق تتنل ب وتظيتتر PVتدةبتتل يتتة اساونتتة GSvعر تتة ك تتة يف اق تتنل وينتترن نتتة دث تتم استتوجينة ثم ماثنتتم ل

ويف تذه احلةقتم قت (b-49-1نحم اقوثةا. ك تة مر تم بةق تنل )منةاحم اقابرا يف منوصص اقدنة وحتةول اويتت د DSVمنبتت –بتتج املصتتر واملنبتت مونةستتب متةمتتة متت يتتة املصتتر نتتة تتتةتحم قهوثتتةاينتترن

. JFETبةقن بم ل OFFو ذه يةقم . DSV إندةص إىلمروا اقوثةا س و تتترد قوثتتتتةا املصتتتتر ب ويف احلةقتتتم اسبوةا ثتتتتم P>V |GG|V دتتت يتتتتة اقبرابتتتم منبتتتت الةبتتتت اقدث تتتتمب وإذا

( م اقصير.DD=VDSVعنةمة يوزاية )تثةا عت املصتر ك تة يف إن منةاحم اقابرا و املن اقيت متن اقدنة م إيةا يدل كيربة ي م بابرا

(.5-1اق نل ) .( اقذ م نوة جب يةنام اقوثةا.5-1)مر م بةق نل ) GS Eاحلدل اقنيربة إنيتزداد يف DSEو DDVمنبت بثن تة -اقتذ ينتوج عت يتة املصتر DSE ذا احلدل ياةكل احلدتل إن

( يف اقدنتتتة قنيربتتتة يف منعدتتم اقابتترا )املنتت ويتتزداد احلدتتل ا GGVيبدتتى الةبوتتة ب تتتبب البتتة GSEيتتةل ك تتة مر تتم بةق تتنل يتتند ب تتنل تتتةا ونوثجتتم قتتذقك املنتت يصتتةر تثتتةا املصتتر كجيتتر و كجيتتر تتتةا ثة

مث تتزال منعدتم املنت GGVكبري مبة تثب اقنيةيم ملدةومم ذقك املنت مت دبتل DSVرن وعنةمة ين ( 1-5) ويبة اقوثةا بةقوةتحم .

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

67

:منب مة باة دث م اقاوبم –واقزيةد يف دث م ية املصر DD| =VGGµ|V

ية ي بب زيةدا كبري يف تثةا املصر . DS=VDSMVوذقك عنة دثي عهى مة مين JFETم ذقك حية احنةاا يف من ن

مصر ب ن ينرن ك م : –و ية اقبرابم

VDSM

متتت منعدتتتم احنتتترا املصتتتر يوعهتتتب متتت تتتذه املنعدتتتم ن تنتتترن منعدتتتم منتتت بتتتج اقبرابتتتم GDlاقعتتترل إن بةون اهنثةا تةنش. DSMVمنب –واملصر يف دصى ية جلية املصر

. بتتتةس متتت ONبتتتةقن ط امل تتت ى النتتتة اقدعبثتتتم عنتتتةمة ينتتترن يف يةاقتتتم JFETنتتتب متتت امل نتتت ت تتتةثل إب و وصتتهم اقبرابتتم منبتت ON اهتتب يف يةقتتم JFET تي تتةل اقتتإىل دث تتم اقصتتير قنتت GSV تايتت اقتت

سن اسحنثتةز اسمتةم ستث د ONتنترن من تةز مةمثتة و تذا يت د إىل ختيتث كبتري يف املدةومتم يف يةقتم ب يف تذه احلةقتم يوتةتحم ONاحلةمة استهثم يف اقدنة يثا ن اقنةدهثم سواةل مت مدةومتم اقدنتة يف يةقتم

. ONيف يةقم BJTرابم و م يم ارش وت بب ذه احلةقم احلةقم امل ودر ل تثةا اقبتثةا املصر املوتةتحم يف تذا اقتن ط مونةستب مت تثتةا اقبرابتم وينترن اقن تب احلتة اقوزايتة إنيف احلدثدم . Idب وييبط عنةمة يزداد ة اقوثةاا اقصةري عهى اقبرابم و كجير عن ..1منرذ ثة

منبتت ب –باتتر تتثحم قهدنتتة سن ذقتتك يتت د إىل انتتحم عنتتة تصتتيري احنثتتةز اقبرابتتم FETتتصتت ثي اقتتيتتوي منب مةم . -ب ال اسحنثةز وصهم اقبرابم ONاقعريدم اقريثة قو ةثل اقانصر و اهب عهى اقر اقتتتتتيت ت تتتتت ى اصتتتتتة OFFعنتتتتتة اقر تتتتت JFET ت تتتتتذا ومينتتتتت ن ن تتتتتونوج متتتتت ذقتتتتتك اصتتتتتة اقتتتتت

BJT. تت بب اصة اق (BSIT)نزسورا اق ةكنم النة ثم اقدعبثم اقرا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

68

(1-1)الشكل

اصة اقوبةيل: 3-5-1اقتتتيت تتت متتت وكتتتذقك اصتتتة اقوبتتتةيل MOSFETةقتتتت تتتبثيم ب JFETتقهتتت ONاحلةقتتتم اقعبثاثتتتم إن

تيةالهتتتم و معةبدتتتم تتتة يف اقتتت FETتقهتتت ONاقتتتةاا املنةتئتتتم يف احلةقتتتم اقعبثاثتتتم إنب ا صتتتة املي تتتم تتتةا MOSFET .

مصتتر ستتةقب -يوعهتتب يتتة برابتتم JFETتبةقن تتبم قهتت Nاقدنتتة ن إن اقيتتر اجلتتر ر بتتج اقانصتتري . بثن تتتتة عنتتتتل احلةقتتتتم اق تتتتتةبدم ONمتتتتت تتتتل احلةقتتتتم GSVب و يتتتتة مر تتتتب OFFمتتتت تتتتل احلةقتتتتم

. MOSFET تبةقن بم قهعنتتتتتة ة OFF (BSIT )يف اقر تتتتت النتتتتتة اقدعبثتتتتتم و مصتتتتتنر ب تتتتتنل احلةقتتتتتم JFET تكتتتتتةن اقتتتتت إذا

. MOSFET تسثنرن تعبثحم اقوبةيل بةقن بم قهرانزسوراا النة ثم اقدعبثم تضل منب بةقن بم قهاسسةستتت ستتتث د إىل يدتتت منبتتت ( - احنثتتتةز وصتتتهم )برابتتتم نمتتت باتتت اقظتتترا ر املراتدتتتم قه تتت نم املخوزنتتتم

ON.هثم ع اقدنة عنةمة ينرن اقانصر يف يةقم احلرامل اسد

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

69

:BJTتو اق تJFETإن مبة ي سةسثج مين مةيظوي ة م يثا تردد اقدع بةقن بم قلب تتبب عتتةم و تترد JFETت: ستتثنرن نتتة تثتتةا وايتتة اتتةل اقيتتر اقيةصتتهم بتتج اق تتنهج اقدعبثتتج قهتت وس

.BJTتمنعدم إ بة كةمل ك ة يةي يف اق تدصتتر بنجيتتري يف اقتت ر تتتأاري و اخنيتتة اقوثتتةا ينتترن حتوتتر كتتل متت تتت JFETتإن يةقتتم اقدعتت يف اقتت :الةنثتتة

JFET تمدةانم م اق BJT. عهتى يتر تثتةا املصتر يتة ستثدةا انتةتة تترد احلرامتل PNس ميهتك وصتهم JFET توسبب ذقتك ن اقت

OFF.تثنرن اقانصر يف يةقم دةعتتتتة -دةعتتتتة و بةعتتتا -ر تتت اريتتتحم متتتتروا احلرامتتتل ك تتتتة يف وصتتتهم عهتتتى PNعنتتتةمة ينتتترن اقرصتتتتهم

تتذا إن ستثنرن احنثتتةز عن تت و تت نم خمزنتم يف اقانصتتر ستتو وجز ومينتت ن ياتةد ت تتنثهية متت ةيتتة. يبعب م إايةء اقانصر إىل ية باثة.

ا مجيتتل داا اقبةعتتتا و ترتثتتب اتتةص يف اقتتةا GTO تتاتتةيل يف بنثتتم اقانصتتر مجيتتل املصتتاة املدصتترا يف اقتت إن عةد ي وخةم م ا ل اقوخيثص م آالةا اق نم املخوزنم. BJT تامل ر يف اق

:FCT اايرستورات احلقل املتاكم قث 6-1

:اقبنثم اسسةسثم واصة اقو ني اة 1-6-1 احلدت .عتةل و تاب قثنترن عهتى اقو تةس اقنيربتة عنتة JFET كةن املصر يف ترانزسورا اسسوعةعم إذا

ديردا احلدل املو ني اة. بFCTةيرسوراا املو ني اة جياق وتنر كبري منب: ينة يةز ةيةسثنرن قة( 51-1) ( اقتتتيت تظيتتتر بنثويتتتة يف اق تتتنلBSITHYةيرستتتوراا النة ثتتتم اقدعبثتتتم املو ن تتتم)جيويف اقثةبتتتةن اق

وسثنرن ر مصاة اقانصر. PNيثا يو رل املصر ب نل ابثا إىل وصهم و تتر امتتز اقتتةيرد اقاتتةد متت وصتتهم ( b-51-1) تتر مر تتم بةق تتنل FCT تامتتز اقانصتتر بةقن تتبم قتت إن

برابم. .PNاق تتتيي عهتتتتى اق تتتتنل ي تتتري إىل ا تتتتةه تثتتتتةا اسحنثتتتةز اسمتتتتةم اقتتتتذ ياتتت اقبرابتتتتم منبتتتت وصتتتتهم إن .(51-1)تظير بةق نل FCTتاصة اقوثةا واجلية بةقن بم قو

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

71

JFETتاسستتتتوعةعم واساتتتتوة بتتتتج اقتتتت JFETو FCTمتتتتةم يظيتتتتر ت تتتتةبب بتتتتج بةقن تتتتبم قةحنثتتتتةز اساسستتوعةعم JFETدتتةدا عهتتى حت تتل تثتتةاا عةقثتتم تتةا كجيتتر متت FCT تاقتت يثتتا ب تتر ب تتثط FCTو

عهى املصاة.PNدةدا عهى يجب تثةاا عن ثم اك ب بب و رد وصهم FCT توكذقك اق املعبحم عهى وصهم اقبرابم منب .إن يجب اقوثةاا اقان ثم م ودل ع اجلية

.اقعبثا JFET تمين ن يصن خبصة دع بثيم اة يف اقFCT تإن اقعتتةا ن م تتورش BSIT ت تتبثيم قوهتتك يف اقتت FCT تإن اصتتة اقوثتتةا يتتة يف يةقتتم اقدعتت بةقن تتبم قتت

.اك منية يف يةقم مدةومم منخيضم FCTاقوثةاا اقيت مين ان يو هية

.(11-1) الشكل

:FCTاقبنثم اقيثزية ثم قا هثة 2-6-1

(.JFET تم متةس يد عهى املصاة )مصر اقJFET سةسة بنثوب FCT ك ة دهنة سةبدة ننوثجتتم قتتذقك نتتة مدةومتتم و بملصتتاة املن تتةز ستتثزية متت املرصتتهثما إىلإن يدتت احلرامتتل اسدهثتتم متت املصتتاة

يىت عنة تثةاا عةقثم. و منةسبم قدثي صةري م اجليةب JFETتم اقمدةانم ONب ثعم يف احلةقم -on تاقت إايتةءتتوي ع هثتم ايتةءاقدتةا عهتى اقا تل و اس FCT عبتةا عت برابتم تاعت اقتت JFETاقت

FCT .تونت املنعدتم امل تونزتم تورصتل بتج اقدعبتج وذقك بوعبثحم احنثةز عن ت قهبرابتم واقدعتب اق تةقبت اق تتتةقب قهبرابتتتم يتتتةت بةق تتت نة اق تتتةقبم اقتتت اسحنثتتتةز إنتثتتتةا. اق تتتةقب واملر تتتب قو نتتت بتتتذقك متتتروا

carriers عهى ثئم نة سةقبم خ م. اآلقثماةا

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

71

-OFFبتتتتنيل اريدتتتتم ال بتنعيتتتت تتتتذ تيتتتت تا تتتتل و عنة off-deviceمصتتتتن كأقثتتتتم FCTتإذا كتتتتةن اقتتتت

JFET . . GOT تمجيل اق اإلغة مواهحم بةحلدل قننب س ميهك اقدةا عهى اقيوم و FCTاغي ن سر تيتوم وبةملجيتل يف يةقتم FCT تن اقتت ON-FCT تإذا د نة و زقنة اقبرابم احلةمهم اق اإلغة يف يةقم

.اآلقثم إغة ن ذا ي بب تت off-FCT تاقا ل إذا زقنة اقبرابم احلةمهم قه : switching characteristics تةري ا صة 3-6-1

وذقتتتتتك ب تتتتتبب ON-JFETمتتتتت أ بعتتتتتتاوتتتتت FCTاقتتتتتت( يف واإل تتتتتاةل اإلايتتتتتةءإن زمنتتتتتم اقو ريتتتتتل ) .قآلقثماق نة اقنبري املخزونم يف منعدم اجلر

-off و GTO تحتوتتتة إىل تتت نة ستتتةقبم تتتخ م م تتتةام قهتتت FCT ت)ع هثتتتم إايتتتةء( اقتتت turnإن

jfet س متهك منةاحم ر قوختزي اق ت نة وذقتك قاتةم و ترد تدنثتم إعتةد اقا ل)سهنتة س تا تل بر ترد نة (. .FCT اقتتتاقوثتتةا املعبتتحم قتتب يتتة ماتتج اصرصتتة عنتتة ع تتل di/dt اقورصتتل إىل ن FTC تيف خمتتةبر اقتت

تنت متت متروا اقردتتت قو تت ل يف املنعدتم احملتتةد اقتيت ستتر FCT تع تل اقتت إىلير تة عتتة عرامتل تتت د و املنعدم اقياةقم قآلقثم.

تثيتتة كبتتري واقتتيت ستتر تنتت يف يتتةل كتت اسستتوعةعم تتثة ن تتذه املنعدتتم عهتتى اقتترغي متت صتتةر ة إىل اقدعب املر ب دث م اقوثةا املعبدم عهى اقدعب املر ب .

و BJTS تتتتذه اسستتتتوعةعم اقضتتتتة ام دتتتتة تتتتت د إىل اقي تتتتل يف باتتتت اسيثتتتتةن و اقتتتتيت دتتتتة ينتتتترن تثيتتتتة .Aµ...1 صبم يا ل عهى FCTSيرسورا تضل و قن يف اق نرا اساري تتن جيةاق

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

72

MOS:الثايرستورات املتاكم قا 8-1- البنية األساسية: 1-8-1

آقثم ةية و اقيت صب ت موترتر ةايتة و ت بةسستةس عبتةا عت تةيرستورا يونترن مت MCTإن .FTCاقتم ئرل ع إايةء off-setو mctع ع ل ولم on-fetو .MOSFETSاالنج

)حلظتتم on-state تتل وكةهلتتة متت (P-mct) ; (N-mct) وهلتتة: MCTsير تتة نتترعج متت اقو ن ر مدةاتب اق ريام ن بثة عهى اقا ل واسنعيةء. MOSFETSاقتم ي يثزا و اقا ل(اقنةمتتتل يونتتترن متتت آس ا ةيتتتة P-mct تاقتتتو .P_mctيظيتتتر اهثتتتم ويثتتتة متتت (52a-1)اق تتتنل

كل ا ةية . املونةمهم املصنام عهى ادةدم سثهثنرن و تت نرعتتة متتة تدتتري استتويةكية عنتتةمة كةنتتت twobjtترانزستتورا يف npnإن املنعدتتم اسسةستتثم متت

اقدنة اق ةقبم. off-fet ت اقدنة املر بم و اق on-fet تق وا اآلقثم معيأ ت ةا اجليتم ني تية مت Mosfetو بةقوة mct تقاتورا ة يرل اقدعب املر ب م Mosfet تقاإن

ادةدم اق ثهثنرن كةقدعب املر ب )مجيل اقدعب املر ب(.كتتل . يتترا اهثتتم وايتتة متت On-fetاقتتتوقنتت غهتتب ا ةيتتة س حتتتر T off-FEكتتل ا ةيتتة حتتتر

.on-FETاهثم حتر 21

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

73

(.11-1)الشكل P-MCT (a) مقطع عرضي، (b) الدارة املكافئة، (c)رمز الدارة

-ON احلرامتتتل اقزا تتتة يف ا هثتتتم متتت سنقتتتر إيتتتةش ا ةيتتتة تو تتتت سو تتتبب يف تتتتوم ا ةيتتتة التتتةوا

FET.سونرن دةدا عهى اسنو ةا إىل ا ةية الةوا و نذا سووجيز م احلرامل اقزا ة اقةزمم قهيوم ةيرستتتورا جيمنتتترذ اق BJT-2واقتتتيت س توضتتت تدتتتط P-MCTقتتتتاقتتتةاا املنةتئم (53-1يبتتتج اق تتتنل )

مر تتتتتتت م P-MCTتقتتتتتتتاامتتتتتتتز داا و .OF-FET تواقتتتتتتت ON-FET تقتتتتتتتاقنتتتتتتت يضتتتتتتتة توضتتتتتتت قتتتتتتتادا (.53b-1)مر م بةق نل N-MCTاملدع اقار إل ةا اهثمو .(53c-1)بةق نل

م عة آس م ا ةية املصنام ب نل تنةمه ي بب ادة حم اق هثنرن وكتل تذه ت N-CMTتقاتونرن ك تتتتة يف اقجيةيرستتتتورا pnpn تتتزء اقجيةيرستتتتورا قتتتتادا ي تتتتبب بنثتتتتم و موصتتتتهم متتتت باضتتتتية عهتتتتى اقوتتتتراز يتتتة ا ة

اقودهثة .اسدتر n-typeمت استوبةا ة مبنعدتم J2ن حتتر ابدتم استونزا ملنت اقرصتهم املنعدم دهثهم اقركثتز تب

إىل اسنرد. tow-BJTةيري تتورا منتترذ جييف اق pnpع هيتتة يضتتة كا تتل اقدةعتتة يف ترانزي تتورا p-type تقتتامنعدتتم

. p-channel MOSFETواقدع يف n-channel MOSFETو ر اقرصل يفت تتر يف اجلةنتتب ني تتب (53a-1)تدتت يتترل اقنتتةالرد واملر تت م يف اق تتنل MOSFETsتقتتا تتذه

ايتتة متت كتتل ع تتري اهثتتم و قنتت تدريبتتة OFF-FETاقتتتكتتل اهثتتم توضتت و قنتتةالرد اق تتهثنرن اقردثتتحم . .OFF-FET تقااهثم حتر عهى

بديع زريفة الدكتور المهندس ية اإللكترونيات الصناع المهندس محمد منذر القادريالدكتور

74

.(رمز الدارة c)-الدارة املكافئة (b) -مقطع عرضي (a): (53-1) الشكل

. GTO تقات بب ر رية اراص تMCTsت قاتثةا اق ةكنم قنة نرع –اجلية اةصثم

ودةبهثتتم منتت عن تتثم إىل يتتة متتة منرذ ثتتة تدتتط يتترا متةالتتلاقتتيت صتت ت قو نتت اقةMCTs يةقثتتة موتترتر ترقت. 25

هتتم يف اقوبريتتب ب تتنل مة تتي ميا إ تتةا س هنتتة تتروايم قو تتةت عهتتى إن اسدا ميوتتةح إغتتة . بتتةقرغي متت مرغتتر ريثتتة غتتتةق تت ةح إل تتةا اقوبريتتب قوتتذ ب إىل اقصتتير تيتتوم إمنةن كتتة يتتةس اقيتتوم واإلغتتة

..MCT تميبط قه-تدةم إىل ارا املصاةdv/dt ت اقدث م اقنبري ق سنو إغةدب دواان تثية كيوم