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TIRISTORES

INTRODUCCIÓN

Los tiristores ( a veces llamados SCR, semiconductor-controlled rectifiers, o rectificadores controlados de silicio) pertenecen a uno de los tipos mas antiguos de dispositivos de potencia de estado sólido y todavía tienen la capacidad más alta de manejo de potencia (1957, en los laboratorios de investigación de General Electric).

Tienen una construcción única de cuatro capas y son interruptores de bloqueo que se encienden por la terminal (compuerta) de control, pero no se apagan por la compuerta.

TIRISTORES

• Tiristor de Control de Fase; SCR.• Fast – Switching Thyristor; High Speed.• GTO; Gate Turn Off Thyristor.• TRIAC; Bidirectional Triode Thyristor.• Reverse – Conducting Thyristor; RCT´s.• Static Induction Thyristor; SITH´s.• Light Activated Silicon Controlled rectifiers; LASCR´s.• FET – Controlled Thyristor.

SCR: ESTRUCTURA Y SÍMBOLO

A N O D O

M e t a l i z a d o

N + N +

P U E R T AC A T O D O

M e t a l i z a d o A i s l a n t e

P

N -

P +

K

A

G

P

1019

/cm3

1019

/cm3

1017

/cm3

1014

/cm3

1017

/cm3

1019

/cm3

10 u

30 - 100 u

50 - 100 u

30 - 50 u

SCR: ESTRUCTURA Y SÍMBOLO

P

N

P

N

K

G

A

G

A

K

SCR: ESTRUCTURA

P

N

P

N

K

G

A

J 1

J 2

J 3

SCR: POLARIZACIÓN DIRECTA

P

N

P

N

K

A

J 1

J 2

J 3

SCR: POLARIZACIÓN DIRECTA

P

N

P

N

K

A

J 1

J 2

J 3

A

J 1

J 2

J 3

K

SCR: ACTIVADO POR COMPUERTA

P

N

P

N

K

A

J 1

J 2

J 3

G

SCR: ACTIVADO POR COMPUERTA

G

SCR: PROTECCIÓN CONTRA di/dt

P

N

P

N

K

G

A

J 1

J 2

J 3

SCR: ESTRUCTURA DE LA COMPUERTA

G

SCR: ESTRUCTURA DE LA COMPUERTA

SCR: MODELO CON DOS TRANSISTORES

P

N

P

N

K

G

A

J 1

J 2

J 3

SCR: MODELO CON DOS TRANSISTORES

P

N

P

N

K

G

A

J 1

J 2

J 3

G

A

K

SCR: MODELO CON DOS TRANSISTORES EN ACTIVADO

G

A

K

SCR: POLARIZACIÓN INVERSA

P

N

P

N

K

A

J 1

J 2

J 3

G

SCR: POLARIZACIÓN INVERSA

P

N

P

N

K

A

J 1

J 2

J 3

G

K

J 3

J 2

J 1

A

SCR: CURVA CARACTERÍSTA EN ESTADO ESTABLE

V B D

I f d

V D

I f rV B R

I A K

V A K

I g = 0

I H

I L


VBD

Ifd

VD

IfrVBR

IAK

VAK

I g 1


VBD

Ifd

VD

IfrVBR

IAK

VAK

I g 2


VBD

VBR

IAK

VAK

SCR: CURVA CARACTERÍSTA EN ESTADO TRANSITORIO

VAK

t

t

IAK

Irr

trr

Qrr

MÉTODOS DE DISPARO

Efecto transistor:VA > VK y Ig

A

K

G

ig

MÉTODOS DE DISPARO

Temperatura:

A

K

G

MÉTODOS DE DISPARO

Ondas Electromagnéticas:

A

K

G

MÉTODOS DE DISPARO

Sobrevoltaje:

A

K

G

MÉTODOS DE DISPARO

G

A

K

Cj

MÉTODOS DE DISPARO

Variaciones de voltaje en el tiempo:

A

K

G

MÉTODOS DE DISPARO

Ruido en la gate:

A

K

G

SCR EN AC

Conmutación natural:

SCR EN AC

Conmutación natural:

Vo

SC1

wt

wt

SCR EN DC

Conmutación forzada:

S W 1

S W 2

SCR EN DC

Conmutación forzada:

Vo

S C 21

wt

wt

S C 11

wt

SCR: CURVA VOLTAJE CORRIENTE DE GATE

Vfg

Ifg

Ifg mx

Vfg mx

Pg mx

Ciclo de trabajo = 0.1

Area de disparo seguro

TRIAC: ESTRUCTURA Y SÍMBOLO

N 4 N 2

P U E R T A T 1

M e t a l i z a d o A i s l a n t e

P 2

N 1

P 1

T 2

N 3

M e t a l i z a d o

T 1

T 2

G

TRIAC

La conducción bidireccional del TRIAC se debe a su estructura de capas, que funcionalmente equivale a dos tiristores en antiparalelo P1N1P2N2 y P2N1P1N3.

2211:012NPNPV TT

3112:012NPNPV TT

TRIAC: CURVA CARACTERÍSTICA EN ESTADO ESTABLE

V B D

I f d

V D

IT2T1

VT2T1

-V B RI f r

-V RI H

I L

TRIAC: MÉTODOS DE DISPARO

Disparo en el primer cuadrante:

Disparo en el segundo cuadrante:

0:012

GTT IV

2211 NPNP

0:012

GTT IV

2211 NPNP


Disparo en el tercer cuadrante:

Disparo en el segundo cuadrante:

0:012

GTT IV

3112 NPNP

0:012

GTT IV

3112 NPNP


Polarización IG Sensibilidad Modo Cuadrante

DirectaT2 +T1 -

IG + Muy Alta I + I

IG - Buena I - II

InversaT2 -T1 +

IG + Mala III + IV

IG - Buena III - III

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