Tiristores Función: Estructura Bloqueo inverso Bloqueo directo
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Tiristores Estructura Función: K A = Anodo K= Cátodo Em-n+ Rcarga J1 V + Em-n+ = Emisor n Ba-p = Base-p Ba-n = Base-n Em-p+ = Emisor p Ba-p Anodo I J2 Circuito de encendido Ba-n Cátodo J3 J1 = Juntura Emisor n J2 = Juntura Base J3 = Juntura Emisor p Em-p+ Compuerta A EL54A Laboratorio de Electrónica EL54A Laboratorio de Electrónica 1 Bloqueo inverso 2 Bloqueo directo K+ Em-n+ J1 E Ba-p J2 K- - Portadores n, mayoritarios + Portadores p, mayoritarios - Portadores n, minoritarios + Portadores p, mayoritarios Carga espacial: iones aceptores Carga espacial: iones donores IA Em-n+ VBI J1 J2 IA Ba-n J3 B I VBD VAK Ba-p E Ba-n VAK J3 Em-p+ Em-p+ E B: Bloqueo directo I : Bloqueo inverso VBD: Voltaje de bloqueo directo VBI : Voltaje de bloqueo inverso AA+ EL54A Laboratorio de Electrónica 3 EL54A Laboratorio de Electrónica 4 1 Conmutación Conmutación controlada por compuerta K- IA C KConmutación Em-n+ VBI J1 Ba-p Em-n+ B VBD I J2 IA J1 VAK Conmutación Ba-p E J2 Ba-n E VBI VAK Ig1> Ig2> Ig3 Ba-n J3 B: Bloqueo directo I : Bloqueo inverso C: Conducción VBD: Voltaje de bloqueo directo VBI : Voltaje de bloqueo inverso Em-p+ A+ EL54A Laboratorio de Electrónica J3 Em-p+ A+ EL54A Laboratorio de Electrónica 5 Conmutación: Transientes 6 Conmutación: Transientes K G K Em-n Ba-p Ba-n Em-p VAK Em-n 100% 90% Ba-p G A t d = tiempo de retardo t r = tiempo de conmutación t s = tiempo de expansión t e = td + t r + t s tiempo de encendido Ba-n 10% Em-p Pulso encendido en la compuerta G K A td ts tr te di/dt ≤ (di/dt)max EL54A Laboratorio de Electrónica 7 EL54A Laboratorio de Electrónica 8 2 Condición de conmutación I Jp3 = γ 3 * I A I Jp2 = α 3 I A Eficiencia de inyección: γ 3 = con Modelo en base a transistores Ip K- I C 1 = α 1 I A + I C 01 I p+ I n α3 = αT γ 3 Em-n+ en que αT es el factor de transporte I Jp2 = α3 I A + I 0p J2 (1 − α 1 I A ) − E Ba-n I Jp2 + I Jn2 = α 3 I A + α1 I K + I 0p + I 0n IA = pero .... I B 1 = I C 2 Q1 Análogamente para el flujo de electrones se tiene: I Jp2 + I Jn2 = I A 1 − (α 3 + α 1 ) IG J3 Q2 (1 − α 1 I A ) − IK luego IA = α 3 + α1 = 1 A+ IA = ∞ EL54A Laboratorio de Electrónica I C 01 = α 2 (I A + I G ) + I C 02 α 2 I G + I C 01 + I C 02 1 − (α 1 + α 2 ) EL54A Laboratorio de Electrónica 9 Curva característica de conducción I C 01 = α 2 I K + I C 02 con ..... I K = I A + I G IG2 Em-p+ I A = IK I 0p + I 0n I C 2 = α 2 I K + I C 02 IG1 J1 Ba-p I Jn2 = α1 I K + I 0n I B 1 = I A − I C 1 = (1 − α 1 I A ) − I C 01 IA 10 Voltaje de bloqueo I [Amp] I max] P max] Tj=120 ºC inverso VT = VT0 + rT IT Vbloqueo inverso IH Corriente de mantención (holding current) Vbloqueo IT Tj=20 ºC 25 ºC VT0 VT [V] VT 100 ºC 140 ºC 120 ºC 150 ºC T ºC Pmax = 1/T ∫ VT IT dt = 1/T ∫(VT0 + rT IT) IT dt = 1/T VT0 ∫ IT dt + rT 1/T ∫ IT2 dt Pmax = Pav + rT Ief 2 EL54A Laboratorio de Electrónica 11 EL54A Laboratorio de Electrónica 12 3 Curva característica de compuerta Otros dispositivos de tres junturas Ig Tiristor optacoplado Ig* Ig Vg* Al inyectar fotones en la zona de transición que soporta el bloqueo directo, se aumenta la generación de pares electrón hueco y con ello la corriente inversa. Con ello se reduce el voltaje ánodo cátodo requerido para la conmuta Vg 20 V Vg Vg IA Vgmax Conmutación Triac V III Pmax I g1 > I I: en corte g2 >I AK g3 II: en corte o conducción II I III: en conducción Igmax Triac: curva característica Ig EL54A Laboratorio de Electrónica EL54A Laboratorio de Electrónica 13 14 Disparo resistivo Otros dispositivos de tres junturas R carga Diac I R IA + D V f = V f m sen(ωt) Conmutación Rb Vd Vd V AK Limitación corriente de compuerta Limitación voltaje compuerta: Vg Tensión de ruptura Vf-VD Rmin = (Vfm - VD)/IGM Rmin = Rb (Vfm - VGM)/ VGM Curva característica: VG = f ( IG ) Diac: curva característica Recta de carga: VG = -R IG + Vf - VD IG (Vf-VD)/R EL54A Laboratorio de Electrónica 15 (Vfm -VD)/R EL54A Laboratorio de Electrónica 16 4 Disparo resistivo Disparo RC Rcarga Angulo de disparo: δ = [0 – 90°] Angulo de conducción: α = [180 – 90°] I R + D Vf = Vfm sen(ωt) C Rb I Vf t α δ I t EL54A Laboratorio de Electrónica EL54A Laboratorio de Electrónica 17 Encendido con transformador de pto. medio Apagado del tiristor alimentado con CC Vg1 I Vf Vcc C V1 a -jωC I b Carga V1 V2 R Va Vab Vg2 R - Vc + α Carga 18 RI V2 Vg1 T1 Vg2 T2 Vc Vcc I -Vcc VT1 Vcc Circuito de apagado EL54A Laboratorio de Electrónica 19 EL54A Laboratorio de Electrónica -Vcc 20 5 Control proporcional de fase Control proporcional de Nº de ciclos Vf Vf Rectificador + Recortador Vf Vcc Regulador Vref Vcero Vf Vr Vcero Detector de cruce por cero Generador de rampa Etapa de salida Vr Vcomp Rectificador + Recortador Vcc Vcero Regulador Vref Vr Vref Vref Vcomp Vcero Detector de cruce por cero Vcomp Vp Vr Generador de rampa Vcomp Circuito lógico Vp Etapa de salida Vp Vp Carga Carga Tiristor Tiristor δ δ δ = ángulo de disparo EL54A Laboratorio de Electrónica 21 EL54A Laboratorio de Electrónica 22 FIN EL54A Laboratorio de Electrónica 23 6
