Microsoft PowerPoint - Tiristores

TEGNOLOGIA ELECTROMECÀNICA
V SEMESTRE - 2014
DOCENTE:
JULIO CÉSAR BEDOYA PINO
INGENIERO ELECTRÓNICO
ASIGNATURA:
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Ingeniero Electrónico, Julio César Bedoya Pino
TIRISTOR
Es
un
componente
electrónico
constituido
por
elementos
semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una
conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo
semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se
encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son
dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en una
única dirección. Se emplea generalmente para el control de:
POTENCIA ELÉCTRICA
Ingeniero Electrónico, Julio César Bedoya Pino
TIPOS DE TIRISTORES
1. Tiristores de control de fase o de conmutación rápida (SCR)
2. Tiristores de desactivación por compuerta (GTO)
3. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC)
4. Tiristores de conducción inversa (RTC)
5. Tiristores de inducción estática (SITH)
6. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)
7. Tiristores controlados por FET (FET-CTH)
8. Tiristores de controlados por MOS (MCT)
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
El miembro más importante de la familia de los tiristores es el tiristor de tres terminales,
conocido también como el rectificador controlado de silicio o SCR. Este dispositivo lo
desarrolló la General Electric en 1958 y lo denominó SCR.
Símbolo y estructura
Tal como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador controlado
o diodo. Su característica voltaje-corriente, con la compuerta de
entrada en circuito abierto, es la misma que la del diodo PNPN.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
En Resumen: Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura
pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta.
Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al
cátodo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La
unión J2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeña
corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el
tiristor está en condición de bloqueo directo o en estado
Símbolo y tres uniones pn
desactivado llamándose a la corriente fuga corriente de estado
inactivo ID.
Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo
suficientemente grande la unión J2 polarizada inversamente entrará
en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje
correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado que
las uniones J1 y J3 ya tienen polarización directa, habrá un
movimiento libre de portadores a través de las tres uniones que
provocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice entonces
que el dispositivo está en estado de conducción o activado.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Símbolo y tres uniones pn
La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las cuatro capas
y será pequeña, por lo común 1v. En el estado activo, la corriente
del ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de
enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de
portadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el
voltaje del ánodo al cátodo, el dispositivo regresará a la condición
de bloqueo.
La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínima
requerida para mantener el tiristor en estado de conducción
inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la
señal de la compuerta.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Principio de Funcionamiento:
Lo que hace al SCR especialmente útil para el
control de motores en sus aplicaciones es que el
voltaje de ruptura o de encendido puede ajustarse
por medio de una corriente que fluye hacia su
compuerta de entrada. Cuanto mayor sea la
corriente de la compuerta, tanto menor se vuelve
VBO. Si se escoge un SCR de tal manera que su
voltaje de ruptura, sin señal de compuerta, sea
mayor que el mayor voltaje en el circuito,
entonces, solamente puede activarse mediante la
aplicación de una corriente a la compuerta. Una
vez activado, el dispositivo permanece así hasta
que su corriente caiga por debajo de IH. Además,
una vez que se dispare el SCR, su corriente de
compuerta puede retirarse, sin que afecte su
estado activo.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Modelo del Tiristor con dos Transistores
Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base
de Q2 y colector de Q1), se producen dos
corrientes: IC2 = IB1.
IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa
que exista una corriente de colector de Q1 (IC1)
que a su vez causa más corriente en IC2, que es
lo mismos que IB1 en la base de Q1.
Este proceso regenerativo se repite hasta saturar
Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Parámetros del SCR:
 VRDM: Máximo Voltaje inverso de cebado (VG=0)
VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG=0)
IF: Máxima corriente directa permitida
PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.
VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el
cebado
IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR
dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.
di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Se concluye que:
1. Normalmente el tiristor trabaja con polarización directa entre ánodo (A) y cátodo (C o
K) (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor).
2. Con esta condición, sólo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) para
activarlo. Este pulso debe de tener una amplitud mínima, para que la corriente de
compuerta (IG) provoque la conducción.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Activación del SCR:
El SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su
compuerta (GATE) con un pulso de tensión que causa una pequeña
corriente. (se cierra momentáneamente el interruptor S). El tiristor
conduce y se mantiene conduciendo, no necesitando de ninguna
señal adicional para mantener la conducción.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Características del Pulso de Disparo:
La duración del pulso aplicado a la compuerta G debe ser lo suficientemente largo para asegurar
que la corriente de ánodo se eleve hasta el valor de retención. Otro aspecto importante a tomar
en cuenta es la amplitud del pulso, que influye en la duración de éste.
Desactivación del SCR:
El tiristor una vez activado, se mantiene conduciendo, mientras la corriente de ánodo (IA) sea
mayor que la corriente de mantenimiento (IH). Normalmente la compuerta (G) no tiene control
sobre el tiristor una vez que este está conduciendo.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
Desactivación del SCR:
1. Se abre el circuitos del ánodo (corriente IA = 0).
2. Se polariza inversamente el circuito ánodo-cátodo (el cátodo tendrá un nivel
de tensión mayor que el del ánodo).
3. Se deriva la corriente del ánodo IA , de manera que esta corriente se
reduzca y sea menor a la corriente de mantenimiento IH.
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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA
(SCR)
INVESTIGAR:
1. El Diodo Shockley, y su Curva Característica.
2. Formas de activar un tiristor.
3. Fabricación y Aplicación del Tiristor.
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