DE10016233A1 - Thyristor that can be switched off when in switch-on state without current flowing through thyristor falling to below value of holding current - Google Patents
Thyristor that can be switched off when in switch-on state without current flowing through thyristor falling to below value of holding currentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen abschaltbaren Thyristor.The invention relates to a thyristor that can be switched off.
Thyristoren werden bekanntermaßen und üblicherweise durch ei nen Zündimpuls in den eingeschalteten Zustand gebracht, bei dem der Thyristor elektrisch leitet, und danach durch Absen ken des durch den Thyristor fließenden Stroms unter den Wert des Haltestroms abgeschaltet, d. h. in den abgeschalteten Zu stand gebracht, bei dem der Thyristor blockiert oder sperrt. Das Absenken des Stroms kann durch Absenken der am Thyristor anliegenden elektrischen Spannung auf ungefähr null Volt er folgen. Somit ist jeder Thyristor gewissermaßen ein abschalt barer Thyristor.As is known, thyristors are usually manufactured by egg brought an ignition pulse into the on state, at which the thyristor conducts electrically, and then by Absen ken of the current flowing through the thyristor below the value the holding current is switched off, d. H. in the deactivated Zu in which the thyristor blocks or blocks. The lowering of the current can be done by lowering the on the thyristor applied electrical voltage to approximately zero volts consequences. Thus, each thyristor is effectively a shutdown bar thyristor.
Der Zündimpuls ist bekanntermaßen ein in eine Basis des Thy ristors injizierter elektrischer Stromimpuls, der durch eine elektrische Zündeinrichtung direkt oder durch eine opto elektrische Zündeinrichtung indirekt erzeugt werden kann.The firing pulse is known to be in a base of the Thy ristors injected electrical current pulse, which by a electrical ignition device directly or through an opto electrical ignition device can be generated indirectly.
Eine elektrische Zündeinrichtung kann beispielsweise eine mit einer Basis verbundene Gateelektrode des Thyristors aufwei sen, an die ein elektrischer Stromimpuls angelegt und von dieser Elektrode direkt in diese Basis injiziert wird.An electrical ignition device can, for example, be one with a base connected gate electrode of the thyristor to which an electrical current pulse is applied and from this electrode is injected directly into this base.
Eine opto-elektrische Zündeinrichtung weist einen opto- elektrischen Wandler auf, dem ein optischer Strahlungsimpuls zugeführt und im Wandler in einen in eine, d. h. die kathoden seitige und/oder anodenseitige Basis des Thyristors injizier ten elektrischen Stromimpuls umgewandelt wird. Beim direkt optisch gezündeten Thyristor ist dieser opto-elektrische Wandler in den Thyristor integriert. Beispiele opto- elektrischer Zündeinrichtungen gehen aus H. Mitlehner, J. Sack, H.-J. Schulze: "High Voltage Thyristor for HVDC Trans mission and Static VAR Compensators", Proceedings of PESC, Kyoto, 1988, S. 934, aus WO 98/34282 (GR 97 P 1089) und/oder aus M. Ruff, H.-J. Schulze, U. Kellner: "Progress in the De velopment of an 8 kV Light-Triggered Thyristor with Integrated Protection Functions", IEEE Trans ED, 1999 hervor.An opto-electrical ignition device has an opto-electrical converter, to which an optical radiation pulse is supplied and is converted in the converter into an electrical current pulse that is injected into the cathode-side and / or anode-side base of the thyristor. In the case of the directly optically ignited thyristor, this opto-electrical converter is integrated in the thyristor. Examples of optoelectrical ignition devices can be found in H. Mitlehner, J. Sack, H.-J. Schulze: "High Voltage Thyristor for HVDC Trans mission and Static VAR Compensators", Proceedings of PESC, Kyoto, 1988, p. 934, from WO 98/34282 (GR 97 P 1089) and / or from M. Ruff, H.- J. Schulze, U. Kellner: "Progress in the Development of an 8 kV Light-Triggered Thyristor with Integrated Protection Functions", IEEE Trans ED, 1999.
Aus der erwähnten Druckschrift der Autoren H. Mitlehner, J. Sack und H.-J. Schulze geht ein Thyristor mit asymmetrischem Aufbau hervor, bei dem sich ein dicht bei 1 liegender Wert der Summe α1 + α2 aus dem kathodenseitigen Transistorver stärkungsfaktor α1 und dem anodenseitigen Transistorverstär kungsfaktor α2 des Thyristors dadurch realisieren lässt, dass der anodenseitige Emitterwirkungsgrad und damit der ano denseitige Transistorverstärkungsfaktor α2 durch eine geeig nete Wahl einer den asymmetrischen Aufbau des Thyristors be dingenden, speziell n-dotierten Stoppzone nicht zu hoch ge wählt wird.From the mentioned publication by the authors H. Mitlehner, J. Sack and H.-J. Schulze goes a thyristor with asymmetrical Structure emerges in which there is a value close to 1 the sum α1 + α2 from the transistor ver Gain factor α1 and the anode-side transistor amplifier kung factor α2 of the thyristor can be realized that the anode-side emitter efficiency and thus the ano the transistor amplification factor α2 by a suitable nete choice of the asymmetrical structure of the thyristor be essential, especially n-doped stop zone not too high is chosen.
Aus EP 0 833 388 A2 (GR 96 P 2299) ist ein Beispiel eines Thyristors bekannt, bei dem zwischen einer Zündeinrichtung zum Zünden des abgeschalteten Thyristors und den kathodensei tigen Emitter des Thyristors mehrere über einen elektrischen Widerstand miteinander verbundene Treiberstufen geschaltet sind.From EP 0 833 388 A2 (GR 96 P 2299) an example of a thyristor is known in which a plurality of driver stages connected via an electrical resistor are connected between an ignition device for igniting the switched-off thyristor and the cathode-side emitter of the thyristor.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Thyristor bereitzustel len, der während seines eingeschalteten Zustandes ohne ein Absenken des durch den Thyristor fließenden Stroms unter den Wert des Haltestroms abgeschaltet werden kann.The object of the invention is to provide a thyristor len, the one during its on state without one Lowering the current flowing through the thyristor below the Value of the holding current can be switched off.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk male gelöst.This object is achieved by the Merk specified in claim 1 times solved.
Gemäß dieser Lösung weist der erfindungsgemäße Thyristor eine Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpulses in eine Basis des Thyristors während eines ein geschalteten Zustandes des Thyristors auf. According to this solution, the thyristor according to the invention has one Device for generating and injecting an electrical Current pulse into a base of the thyristor during a switched state of the thyristor.
Diese Einrichtung wirkt vorteilhafterweise von selbst wie ei ne Abschalteinrichtung zur Abschaltung des Thyristors während des eingeschalteten Zustandes des Thyristors. Ein Absenken des durch den Thyristor fließenden Stroms unter den Wert des Haltestroms z. B. durch Absenken der am Thyristor anliegenden elektrischen Spannung auf 2 bis 3 Volt (= etwa 0 Volt) ist beim erfindungsgemäßen Thyristor vorteilhafterweise nicht er forderlich.This device advantageously works by itself as egg ne shutdown device to turn off the thyristor during the on state of the thyristor. A lowering of the current flowing through the thyristor below the value of the Holding current z. B. by lowering the applied to the thyristor electrical voltage to 2 to 3 volts (= about 0 volts) advantageously not he in the thyristor according to the invention conducive.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thyristors weist die Einrichtung zur Erzeugung und Injizie rung des Stromimpulses während des eingeschalteten Zustandes des Thyristors einen opto-elektrischen Wandler zur Erzeugung des Stromimpulses aus einem optischen Strahlungsimpuls auf.In an advantageous embodiment of the invention Thyristors have the device for generation and injection tion of the current pulse during the switched-on state of the thyristor to generate an opto-electrical converter of the current pulse from an optical radiation pulse.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu se hen, dass der Abschaltvorgang kontaktlos und potentialfrei ausgeführt und damit die Zuverlässigkeit eines Thyristors, insbesondere eines Leistungsthyristors, stark verbessert wer den kann.A particular advantage of this configuration is to be found therein that the switch-off process is contactless and potential-free executed and thus the reliability of a thyristor, especially a power thyristor, greatly improved who that can.
Eine zweckmäßige und insbesondere bei der erwähnten Ausges taltung mit dem opto-elektrischen Wandler vorteilhafte Aus führungsform des erfindungsgemäßen Thyristors weist zumindest eine Treiberstufe, vorzugsweise zumindest zwei über einen e lektrischen Widerstand miteinander verbundene Treiberstufen auf, die zwischen die Einrichtung zur Erzeugung und Injizie rung des Stromimpulses während des eingeschalteten Zustandes des Thyristors und einen Emitter des Thyristors geschaltet ist oder sind.An expedient and especially in the aforementioned Ausges connection with the opto-electrical converter advantageous leadership form of the thyristor according to the invention has at least a driver stage, preferably at least two via an e electrical resistance connected driver stages on that between the facility for generation and injection tion of the current pulse during the switched-on state of the thyristor and an emitter of the thyristor is or are.
Ein Abschalten des Thyristors durch eine erfindungsgemäße
Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung eines Stromimpulses
in eine Basis des Thyristors während eines eingeschalteten
Zustandes des Thyristors kann vorteilhafterweise erleichtert
werden, wenn
Switching off the thyristor by a device according to the invention for generating and injecting a current pulse into a base of the thyristor while the thyristor is switched on can advantageously be facilitated if
- - der Thyristor derart ausgebildet ist, dass im eingeschalte ten Zustand des Thyristors die Summe α1 + α2 aus kathoden seitigem Transistorverstärkungsfaktor α1 und anodenseitigem Transistorverstärkungsfaktor α2 des Thyristors auf einen Wert kleiner als 1,5 einstellbar ist, und- The thyristor is designed such that when switched on th state of the thyristor the sum of α1 + α2 from cathodes side transistor gain factor α1 and anode side Transistor gain factor α2 of the thyristor to one Value less than 1.5 is adjustable, and
- - die Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung des Stromim pulses in eine Basis des Thyristors während des eingeschalte ten Zustandes des Thyristors diesen Stromimpuls erzeugt und in eine Basis injiziert, während der Thyristor auf diesen we niger als 1,5 betragenden Wert der Summe α1 + α2 eingestellt ist.- The device for generating and injecting the Stromim pulses into a base of the thyristor while on th state of the thyristor generates this current pulse and injected into a base while the thyristor is on it less than 1.5 value of the sum α1 + α2 is.
Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Einrich tung zur Erzeugung und Injizierung des Stromimpulses in eine Basis des Thyristors während des eingeschalteten Zustandes des Thyristors diesen Stromimpuls erzeugt und in eine Basis injiziert, wobei der Thyristor bei Abwesenheit dieses Strom impulses auf einen weniger als 1,2 betragenden vorzugsweise dicht bei 1 liegenden Wert der Summe α1 + α2 eingestellt ist.In this context, it is advantageous if the device device for generating and injecting the current pulse into a Base of the thyristor during the on state of the thyristor generates this current pulse and into a base injected, the thyristor in the absence of this current impulses on a less than 1.2 preferably the value of the sum α1 + α2 is set close to 1 is.
Ein Thyristor mit einem weniger als 1,5 betragenden, insbe sondere dicht bei 1 liegenden Wert der Summe α1 + α2 kann auf einfache Weise mit einem erwähnten asymmetrischen Aufbau des Thyristors erzielt werden.A thyristor with a less than 1.5, esp particularly close to 1 value of the sum α1 + α2 can in a simple way with a mentioned asymmetrical structure of the thyristor can be achieved.
Besonders vorteilhaft ist es, dass eine erfindungsgemäße Ein richtung zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpulses in eine Basis eines Thyristors während eines eingeschalteten Zustandes des Thyristors auch zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpulses in eine Ba sis des Thyristors während eines abgeschalteten Zustandes des Thyristors zu einem Zünden des Thyristors verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass beim erfindungsgemäßen Thyristor sowohl zum Zünden als auch zum Abschalten dieses Thyristors eine und dieselbe Einrichtung verwendet werden kann und da durch der Aufbau dieses Thyristors besonders einfach und gegenüber einem herkömmlichen Thyristor nicht verkompliziert wird.It is particularly advantageous that an A according to the invention Direction for generating and injecting an electrical Current pulse into a base of a thyristor during a switched on state of the thyristor also for generation and injecting an electrical current pulse into a ba sis of the thyristor during a switched-off state of the Thyristor can be used to ignite the thyristor can. This means that in the thyristor according to the invention to both fire and turn off this thyristor one and the same device can be used and there through the construction of this thyristor particularly simple and opposite a conventional thyristor is not complicated becomes.
Der erfindungsgemäße Thyristor ist auch als oder für einen Transistor verwendbar.The thyristor according to the invention is also as or for one Transistor can be used.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention is described in the following description of the drawings explained in more detail by way of example. Show it:
Fig. 1 ein in einem Schnitt dargestelltes spezielles Bei spiel eines Thyristors mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung eines e lektrischen Stromimpulses in die kathodenseitige Ba sis des Thyristors während eines eingeschalteten Zu standes des Thyristors Fig. 1 shows a special section shown in a game of a thyristor with a device according to the invention for generating and injecting an electric current pulse into the cathode-side base of the thyristor during an on state of the thyristor
Fig. 2 ein Diagramm, bei dem auf einer Ordinate eine am Thy ristor nach Fig. 1 anliegende elektrische Spannung und optische Strahlungsimpulse, die ein Ein- und Aus schalten dieses Thyristors bewirken, über der auf der Abszisse aufgetragen Zeit dargestellt sind, Fig. 2 is a graph in which on an ordinate on a RISTOR Thy according to Fig. 1, the electrical voltage and optical radiation pulses which turn on and off of this thyristor effect, are shown above the plotted on the abscissa time,
Fig. 3 den Ausschnitt A des Diagramms nach Fig. 2 in ver größerter Darstellung, und Fig. 3 shows the detail A of the diagram of FIG. 2 in a larger view, and
Fig. 4 ausschnitthaft und im Schnitt eine andere beispiel hafte Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpulses in die kathodenseitige Ba sis eines Thyristors während eines eingeschalteten Zustandes des Thyristors. Fig. 4 detail and in section another example device for generating and injecting an electrical current pulse into the cathode-side base of a thyristor during an on state of the thyristor.
Die Zeichnungen sind schematisch und nicht maßstäblich.The drawings are schematic and not to scale.
Der beispielhafte Thyristor 1 nach Fig. 1 ist generell mit 1 bezeichnet und weist einen generell mit 10 bezeichneten Kör per aus unterschiedlich dotiertem Halbleitermaterial auf, der zwei voneinander abgekehrte Oberflächenabschnitte 11 und 12 hat.The exemplary thyristor 1 according to FIG. 1 is generally designated 1 and has a body, generally designated 10, made of differently doped semiconductor material, which has two surface sections 11 and 12 facing away from one another.
Auf einem der beiden Oberflächenabschnitte 11 und 12, bei spielsweise auf dem Oberflächenabschnitt 11, ist eine Elekt rode 13 angeordnet, die eine Kathode des Thyristors 1 bildet. Auf dem anderen Oberflächenabschnitt, im Beispiel der Ober flächenabschnitt 12, ist eine Elektrode 18 angeordnet, die eine Anode des Thyristors 1 bildet.On one of the two surface sections 11 and 12 , for example on the surface section 11 , an electric rode 13 is arranged which forms a cathode of the thyristor 1 . On the other surface section, in the example of the upper surface section 12 , an electrode 18 is arranged which forms an anode of the thyristor 1 .
Zwischen den beiden Oberflächenabschnitten 11 und 12 weist
der Körper 10 vom einen Oberflächenabschnitt 11 in Richtung
zum anderen Oberflächenabschnitt 12 der Reihe nach auf:
Between the two surface sections 11 and 12 , the body 10 has in sequence from one surface section 11 towards the other surface section 12 :
- - Einen zumindest im Bereich der Kathode 13 an den einen O berflächenabschnitt 11 des Körpers 1 grenzenden dotierten Be reich 14 eines ersten Leitungstyps, der einen kathodenseiti gen Emitter des Thyristors 1 bildet,- At least in the area of the cathode 13 to the one surface section 11 of the body 1 bordering doped loading region 14 of a first conduction type, which forms a cathode side emitter of the thyristor 1 ,
- - einen an den kathodenseitigen Emitter 14 grenzenden dotier ten Bereich 15 eines zweiten Leitungstyps, der eine kathoden seitige Basis des Thyristors 1 bildet,a doped region 15 of a second conductivity type which borders on the cathode-side emitter 14 and forms a cathode-side base of the thyristor 1 ,
- - einen an die kathodenseitige Basis 15 grenzenden dotierten Bereich 16 des ersten Leitungstyps, der eine anodenseitige Basis des Thyristors 1 bildet, unda doped region 16 of the first conductivity type which borders on the cathode-side base 15 and forms an anode-side base of the thyristor 1 , and
- - einen sowohl an die anodenseitige Basis 16 als auch zumin dest im Bereich der Anode 18 an den anderen Oberflächenab schnitt 12 grenzenden dotierten Bereich 17 des zweiten Lei tungstyps, der einen anodenseitiger Emitter des Thyristors 1 bildet.- One to both the anode-side base 16 and at least at least in the region of the anode 18 at the other surface section 12 bordering doped region 17 of the second line type, which forms an anode-side emitter of the thyristor 1 .
Beispielsweise entspreche der erste Leitungstyp einer n- Dotierung und der zweite Leitungstyp einer p-Dotierung des z. B. Silizium aufweisenden Halbleitermaterials.For example, the first line type corresponds to an n- Doping and the second conductivity type of a p-doping of the e.g. B. silicon-containing semiconductor material.
Speziell ist der kathodenseitige Emitter 14 n+-dotiert, die kathodenseitige Basis 15 p-dotiert, die anodenseitige Basis 16 generell n-dotiert und der anodenseitige Emitter 17 p+- dotiert. Specifically, the cathode-side emitter 14 is n + -doped, the cathode-side base 15 is p-doped, the anode-side base 16 is generally n-doped and the anode-side emitter 17 is p + - doped.
Die anodenseitige Basis 16 weist insbesondere einen an die kathodenseitige Basis 15 grenzenden n--dotierten Unterbereich 161 und einen sowohl an den Unterbereich 161 als auch den a nodenseitigen Emitter 17 grenzenden n+-dotierten Unterbereich 162 auf, der eine Stoppzone der anodenseitige Basis 16 bil det. Aufgrund dieser Ausbildung der anodenseitige Basis 16 ist der Thyristor 1 speziell ein Thyristor mit asymmetrischem Aufbau oder kurz ein asymmetrischer Thyristor.The anode-side base 16 has, in particular, an n - -doped sub-region 161 bordering on the cathode-side base 15 and an n + -doped sub-region 162 bordering both the sub-region 161 and the aode-side emitter 17 , which forms a stop zone of the anode-side base 16 det. Due to this design of the anode-side base 16 , the thyristor 1 is specifically a thyristor with an asymmetrical structure or, in short, an asymmetrical thyristor.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den beispielhaften Thyristor 1 nach Fig. 1 be schränkt ist, sondern prinzipiell bei jeder beliebigen Aus führung eines Thyristors realisiert werden kann. Beispiels weise muss der Thyristor nicht asymmetrisch sein, obgleich dies vorteilhaft sein kann, und kann bekanntermaßen der ka thodenseitige Emitter 14 nicht dargestellte Kathodenkurz schlüsse und/oder der anodenseitige Emitter 17 nicht darge stellte Anodenkurzschlüsse aufweisen.It should be noted that the present invention is not limited to the exemplary thyristor 1 shown in FIG. 1, but can in principle be implemented with any execution of a thyristor. For example, the thyristor does not have to be asymmetrical, although this can be advantageous, and it is known that the ka-side emitter 14, not shown, can have short-circuits and / or the anode-side emitter 17, not shown, may have anode shorts.
Erfindungswesentlich ist, dass der Thyristor die Einrichtung zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpul ses in eine Basis, d. h. in die kathoden- und/oder anodensei tige Basis des Thyristors während eines eingeschalteten Zu standes des Thyristors aufweist.It is essential to the invention that the thyristor is the device for generating and injecting an electrical current pulse it into a base, d. H. into the cathode and / or anode egg term base of the thyristor during a closed to level of the thyristor.
Beim beispielhaften Thyristor 1 nach Fig. 1 ist diese Ein richtung generell mit 3 bezeichnet und erzeugt und injiziert einen elektrischen Stromimpuls I in die kathoden- und/oder anodenseitige Basis 15 bzw. 16 des Thyristors 1 während eines eingeschalteten Zustandes des Thyristors 1.In the exemplary thyristor 1 according to FIG. 1, this direction is generally designated 3 and generates and injects an electrical current pulse I into the cathode and / or anode-side base 15 or 16 of the thyristor 1 during a switched-on state of the thyristor 1 .
Insbesondere weist die Einrichtung 3 einen opto-elektrischen Wandler 30 zur Erzeugung des Stromimpulses I aus einem opti schen Strahlungsimpuls I' auf. Dieser Wandler 30 besteht im Wesentlichen aus dem symbolisch durch die gestrichelte Linie 300 von der übrigen kathodenseitigen Basis 15 abgegrenzten Abschnitt 15' dieser Basis 15, dem der Strahlungsimpuls I' beispielsweise durch den einen Oberflächenabschnitt 11 des Körpers 10 während des eingeschalteten Zustandes des Thy ristors 1 zugeführt wird.In particular, the device 3 has an opto-electrical converter 30 for generating the current pulse I from an optical radiation pulse I '. This transducer 30 consists essentially of the symbolically delimited by the dashed line 300 from the rest of the cathode-side base 15 section 15 'of this base 15 , which the radiation pulse I', for example, through the one surface section 11 of the body 10 while the Thy ristor 1 is on is fed.
Der Strahlungsimpuls I' wird beispielsweise von einer steuer baren optischen Quelle 31 der Einrichtung 3 erzeugt. Die Quelle 31 ist beispielsweise so ausgebildet, dass ihr zu ei nem Zeitpunkt t1, bei dem sich der Thyristor 1 in einem ein geschalteten Zustand befindet, ein elektrisches Steuersignal 51 zugeführt wird, das zu diesem Zeitpunkt t1 den Strahlungs impuls I' auslöst, der den Thyristor 1 abschaltet. Die Quelle 31 kann z. B. eine Laserdiode 31' zur Erzeugung eines Strah lungsimpulses I' in Form eines Laserimpulses aufweisen.The radiation pulse I 'is generated, for example, by a controllable optical source 31 of the device 3 . The source 31 is, for example, designed such that at a time t1 at which the thyristor 1 is in a switched state, an electrical control signal 51 is supplied, which at this time t1 triggers the radiation pulse I ', which triggers the Thyristor 1 switches off. The source 31 can e.g. B. have a laser diode 31 'for generating a radiation pulse I' in the form of a laser pulse.
Der abgeschaltete Thyristor 1 kann durch einen Zündimpuls in Form eines optischen Strahlungsimpulses I" eingeschaltet werden, der von einer nicht dargestellten anderen optischen Quelle, vorteilhafterweise aber von der schon vorhandenen Quelle 31 erzeugt werden kann. Beispielsweise wird der Quelle 31 zu einem Zeitpunkt t2, bei dem sich der Thyristor 1 in ei nem abgeschalteten Zustand befindet, ein elektrisches Steuer signal S2 zugeführt, das zu diesem Zeitpunkt t2 den Strah lungsimpuls I" auslöst, der den Thyristor 1 einschaltet.The switched-off thyristor 1 can be switched on by an ignition pulse in the form of an optical radiation pulse I ", which can be generated by another optical source, not shown, but advantageously by the already existing source 31. For example, the source 31 becomes at a time t2 at which the thyristor 1 is in a switched-off state, an electrical control signal S2 is supplied, which triggers the radiation pulse I "at this time t2, which switches on the thyristor 1 .
Zweckmäßig ist es, wenn die optische Leistung und/oder die Impulsdauer eines Strahlungsimpulses I', der zum Abschalten des Thyristors 1 dient, größer als die optische Leistung ei nes Strahlungsimpulses I" gewählt wird, der zum Zünden bzw. Einschalten des Thyristors 1 dient.It is useful if the optical power and / or the pulse duration of a radiation pulse I ', which is used to switch off the thyristor 1, is chosen to be greater than the optical power of a radiation pulse I', which is used to ignite or switch on the thyristor 1 .
Der Thyristor 1 nach Fig. 1 ist beispielsweise so ausgebil det, dass zwischen die Einrichtung 3 zur Erzeugung und Inji zierung des Stromimpulses I während des eingeschalteten Zu standes des Thyristors 1 und den kathodenseitigen Emitter 14 des Thyristors 1 mehrere, beispielsweise zwei Treiberstufen 2, 2 geschaltet sind, die beispielsweise über einen elektrischen Widerstand 22 miteinander verbunden sind. Solche Trei berstufen 2, 2 können das Abschalten des Thyristors 1 mit Hilfe der Einrichtung 3 begünstigen.The thyristor 1 of FIG. 1 is, for example, ausgebil det that between the device 3 for generating and injecting the current pulse I during the on state of the thyristor 1 and the cathode-side emitter 14 of the thyristor 1 several, for example two driver stages 2 , 2nd are connected, which are connected to one another via an electrical resistor 22 , for example. Such Trei over-stages 2 , 2 can favor the switching off of the thyristor 1 with the aid of the device 3 .
Beispielsweise weist jede Treiberstufe 2 je einen an den O berflächenabschnitt 11 des Körpers 10 und an die kathodensei tige Basis 15 grenzenden n+-dotierten Bereich 20 und eine diesen Bereich 20 teilweise abdeckende Elektrode 21 auf dem Oberflächenabschnitt 11 auf.For example, each driver stage 2 each has an n + -doped region 20 bordering the surface section 11 of the body 10 and the cathode-side base 15 and an electrode 21 partially covering this region 20 on the surface section 11 .
Das Abschalten des Thyristors 1 nach Fig. 1 mit Hilfe der Einrichtung 3 wird dadurch erleichtert, dass im eingeschalte ten Zustand des Thyristors 1 die Summe α1 + α2 aus dem ka thodenseitigen Transistorverstärkungsfaktor α1 und dem ano denseitigen Transistorverstärkungsfaktor α2 des Thyristors 1 auf einen Wert möglichst dicht bei 1, jedenfalls aber kleiner als 1,5 einstellbar ist.Switching off the thyristor 1 according to FIG. 1 with the aid of the device 3 is facilitated by the fact that in the switched-on state of the thyristor 1 the sum α1 + α2 from the transistor amplification factor α1 on the cathode side and the transistor amplification factor α2 on the anode side of the thyristor 1 to a value as far as possible close to 1, but in any case less than 1.5 is adjustable.
Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm zeigt das Ein- und Ab schalten des Thyristors 1 nach Fig. 1 mit Hilfe der opti schen Strahlungsimpulsen I' und I".The diagram shown in FIG. 2 shows the switching on and off of the thyristor 1 according to FIG. 1 with the aid of the optical radiation pulses I 'and I ".
Der Thyristor 1 wurde nahe seines Haltpunktes betrieben. Dort ist die Summe α1 + α2 aus dem kathodenseitigen Transistor verstärkungsfaktor α1 und dem anodenseitigen Transistorver stärkungsfaktor α2 nahe 1. Die am abgeschalteten Thyristor 1 zwischen der Kathode 13 und der Anode 18 anliegende elektri sche Spannung U betrug 100 Volt. Der Thyristor 1 wurde im 50 Hertz-Betrieb periodisch durch die Strahlungsimpulse I" und I' ein- bzw. abgeschaltet, d. h. der zeitliche Abstand Δt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen I" und I' betrug 1/50 s.Thyristor 1 was operating near its stop. There, the sum α1 + α2 from the cathode-side transistor gain factor α1 and the anode-side transistor gain factor α2 is close to 1. The electrical voltage U applied to the switched-off thyristor 1 between the cathode 13 and the anode 18 was 100 volts. The thyristor 1 was switched on or off periodically in 50 Hertz operation by the radiation pulses I "and I ', ie the time interval Δt between two successive pulses I" and I' was 1/50 s.
Die Kurve C in Fig. 3 gibt den Verlauf der Spannung U in Ab hängigkeit von der Zeit t wieder. Zu jedem Zeitpunkt t1, bei dem ein Strahlungsimpuls I' an die Quelle 31 gegeben wird, schaltet der Thyristor 1 ab, was sich darin zeigt, dass die Spannung U von etwa 0 Volt auf 100 Volt ansteigt. Zu jedem Zeitpunkt t2, bei dem ein Strahlungsimpuls I" an die Quelle 31 gegeben wird, schaltet der Thyristor 1 ein, was sich darin zeigt, dass die Spannung U von 100 Volt auf etwa 0 Volt ab nimmt.The curve C in Fig. 3 shows the course of the voltage U in dependence on the time t again. At every point in time t1 at which a radiation pulse I 'is given to the source 31 , the thyristor 1 switches off, which is shown by the fact that the voltage U increases from approximately 0 volts to 100 volts. At every point in time t2 at which a radiation pulse I ″ is given to the source 31 , the thyristor 1 switches on, which is shown by the fact that the voltage U decreases from 100 volts to approximately 0 volts.
In Fig. 3 ist ein Abschaltvorgang in vergrößerter Zeitauflö sung dargestellt, wobei der diesen Vorgang zu einem Zeitpunkt t1 auslösende Strahlungsimpuls I' der im Ausschnitt A der Fig. 3 liegenden und zeitlich stark gedehnt dargestellten An stiegsflanke der Kurve C überlagert ist. Kurz nach dem 10 µs lang dauernden Strahlungsimpuls I' wächst die Spannung U und der Thyristor 1 schaltet ab. Der Abschaltvorgang hängt von der optischen Leistung des Impulses I' ab, die beispielsweise 40 bis 80 mW beträgt.In Fig. 3, a switch-off process is shown in an enlarged time resolution, the radiation pulse I 'triggering this process at a point in time t1 being superimposed on the rising edge of curve C in section A of FIG . Shortly after the radiation pulse I ′ lasting 10 μs, the voltage U increases and the thyristor 1 switches off. The switch-off process depends on the optical power of the pulse I ', which is, for example, 40 to 80 mW.
In der Fig. 4 ist ausschnitthaft eine andere Einrichtung 3 zur Erzeugung und Injizierung eines elektrischen Stromimpul ses I in die kathodenseitige Basis 15 des Thyristors 1 wäh rend eines eingeschalteten Zustandes des Thyristors 1 darge stellt. Diese Einrichtung 3 besteht im Wesentlichen aus dem symbolisch durch die gestrichelte Linie 300 von der übrigen kathodenseitigen Basis 15 des Thyristors 1 abgegrenzten Ab schnitt 15' dieser Basis 15 und einer Gateelektrode 19. Der Gateelektrode 19 wird zu einem Zeitpunkt t1, bei dem der Thy ristor 1 eingeschaltet ist, ein Stromimpuls I zugeführt, der von der Elektrode 19 in die Basis 15 injiziert wird und der den Thyristor 1 abschaltet.In FIG. 4, an electric Stromimpul ses I in the cathode-side base 15 is of the thyristor 1 currency rend of a switched state of the thyristor 1 Darge presents excerpts of other means 3 for generating and injecting. This device 3 consists essentially of the symbolically delimited by the dashed line 300 from the rest of the cathode-side base 15 of the thyristor 1 from section 15 'of this base 15 and a gate electrode 19th The gate electrode 19 is supplied at a time t1 at which the thyristor 1 is switched on, a current pulse I, which is injected from the electrode 19 into the base 15 and which switches off the thyristor 1 .
Auch diese Einrichtung 3 kann zugleich als eine Zündeinrich tung zum Zünden des abgeschalteten Thyristors 1 verwendet werden. Dazu wird der Gateelektrode 19 zu einem Zeitpunkt t2, bei dem der Thyristor 1 abgeschaltet ist, ein Stromimpuls zu geführt, der von der Elektrode 19 in die Basis 15 injiziert wird und der den Thyristor 1 einschaltet.This device 3 can also be used as a Zündeinrich device for igniting the turned off thyristor 1 . For this purpose, the gate electrode 19 is supplied with a current pulse at a time t2, at which the thyristor 1 is switched off, which is injected into the base 15 by the electrode 19 and which switches the thyristor 1 on.
Claims (8)
- - der Thyristor (1) derart ausgebildet ist, dass im einge schalteten Zustand des Thyristors (1) die Summe (α1 + α2) aus kathodenseitigem Transistorverstärkungsfaktor (α1) und anodenseitigem Transistorverstärkungsfaktor (α2) des Thy ristors (1) auf einen Wert kleiner als 1,5 einstellbar ist, und
- - die Einrichtung (3) zur Erzeugung und Injizierung des Stromimpulses (I) in eine Basis (16) des Thyristors (1) wäh rend des eingeschalteten Zustandes des Thyristors (1) diesen Stromimpuls (I) erzeugt und in eine Basis (16) injiziert, wo bei der Thyristor (1) bei Abwesenheit dieses Stromimpulses (I) auf diesen weniger als 1,5 betragenden Wert der Summe (α1 + α2) eingestellt ist.
- - The thyristor ( 1 ) is designed such that in the switched-on state of the thyristor ( 1 ) the sum (α1 + α2) of the cathode-side transistor gain factor (α1) and anode-side transistor gain factor (α2) of the thyristor ( 1 ) to a value less than 1.5 is adjustable, and
- - The device ( 3 ) for generating and injecting the current pulse (I) in a base ( 16 ) of the thyristor ( 1 ) during the switched-on state of the thyristor ( 1 ) generates this current pulse (I) and injected into a base ( 16 ) , where the thyristor ( 1 ) in the absence of this current pulse (I) is set to this less than 1.5 value of the sum (α1 + α2).
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