Текнетроны

Своеобразный вид управляемых полупроводниковых элементов представляют собой так называемые текнетроны.

Текнетронами называют полупроводниковые регулирующие элементы, в которых можно прервать проходящий через них переменный или постоянный ток. Один из слоев р-n перехода (слой n) выполняется в виде небольшого цилиндрического стерженька, охватываемого управляющим электродом из слоя с проводимостью типа р+. Изменяя приложенный к управляющему электроду потенциал, можно менять проводимость полупроводникового стерженька типа n. Электрод, присоединяемый к нижнему полупроводниковому слою типа р+, обычно называют анодом, а верхний полупроводниковый слой типа п — катодом.

В нейтральном положении, когда к электродам не приложен потенциал, в центральном полупроводниковом слое типа n концентрация носителей тока (электронов и дырок) мала. При этом плотность главных носителей тока (электронов) больше, чем концентрация дырок.

Если приложить напряжение к аноду и катоду, из них в центральный n слои инжектируется большое число положительных и отрицательных носителей тока и через текнетрон проходит прямой ток. В пропускном состоянии плотность носителей тока в несколько сотен раз выше, чем в нейтральном положении, и концентрация электронов и дырок приблизительно равна. Если к управляющему электроду приложить отрицательный потенциал, т. е. к переходу между управляющим слоем р и центральным слоем п приложить напряжение в обратном направлении, то в узкой части слоя n образуется отрицательный пространственный заряд, который тормозит главный поток носителей тока на пути от анода к катоду. Если к управляющему электроду приложить напряжение 75 в, то анодный ток упадет до нуля. Скорость переключения текнетрона, т. е. скорость, с которой происходит отпирание и запирание прибора, можно регулировать, меняя скорость нарастания напряжения управления. Если текнетрон включен в цепь с активной нагрузкой, то время запирания текнетрона может быть менее 1 мксек, при этом управляющий импульс тока превышает 10 а. Если текнетрон включен в индуктивную цепь, то, чтобы избежать перенапряжений, необходимо увеличить время запирания, например, до 2,5 мксек при значительно меньшей амплитуде тока управляющего импульса.
За рубежом созданы германиевые текнетроны на поминальный ток 10 а при максимально допустимом токе 115 а и рабочем напряжении 150 в. Необходимое напряжение управления находится в пределах 40—80 в, мощность управления составляет около 1,6 вт. Минимальное время запирания текнетрона 1,0 мксек, а время отпирания 0,2 мксек. Падение напряжения в пропускном направлении при номинальном токе для текнетронов не превышает 2 в.

Специалисты считают, что в ближайшие годы, заменив германий кремнием, удастся создать текнетроны, рассчитанные на номинальный ток 50 а и напряжение 500—600 в. В настоящее время, используя текнетроны в преобразователях и регуляторах более высоких мощностей и напряжений, их включают параллельно и последовательно, причем в первом случае пользуются так называемой «многосердечниковой» конструкцией из нескольких текнетронов, размещенных на общем полупроводниковом слое.

Бирзниек Л., Полупроводниковые преобразователи. — М., «Энергия», 1967