TIRISTORES (Thyristor) En 1956 se desarrollo el primer Tiristor Bell Telephoned Laboratory.
Inicialmente fue llamado Transistor PNPN (hoy conocido como SCR) Los tiristores son dispositivos especialmente populares en Electrónica de Potencia.
Son sin duda los dispositivos electrónicos que permiten alcanzar potencias mas altas, son dispositivos realmente robustos.
Definición y tipos – Dispositivo de 4 capas con estados estables de conducción y bloqueo
– Interruptor de potencia muy alta
– Potencias y tensión muy altas
– Frecuencias de conmutación no superiores a 2kHz
SCR (Silicon Controlled Rectifier). Interruptor unidireccional
GTO (Gate Turn-off) Interruptor unidireccional. Apagado por puerta
TRIAC (Triode AC) Interruptor bidireccional
DIAC. (Diode AC) Interruptor bidireccional ( Control de tiristores)
(Gp:) p2 (Gp:) n2 (Gp:) n1 (Gp:) p1 (Gp:) G (Gp:) K (Gp:) A (Gp:) J3 (Gp:) J2 (Gp:) J1 (Gp:) I (Gp:) A (Gp:) p2 (Gp:) n2 (Gp:) p1 (Gp:) n1 (Gp:) C (Gp:) A (Gp:) A
Estructura Interna y circuito equivalente Característica Símbolo SCR: Silicon Controlled Rectifier Siempre es de Silicio. El SCR es el tiristor por excelencia (Cátodo) (Puerta) C G A (Ánodo) E B C C B E IA VAC VB IG
(Gp:) P (Gp:) P (Gp:) N (Gp:) N
A C G (Gp:) A (Gp:) C (Gp:) G
SCR: Silicon Controlled Rectifier
SCR: Un modelo ideal sencillo Podemos decir que es un interruptor unidireccional que se cierra con un pulso de corriente de puerta (disparo) y se abre cuando la corriente pasa por cero G A C MODELO IDEAL DE UN SCR A C G A C G NOTA: El disparo por tensión directa (VB) se considera indeseable y, como norma general, debe seleccionarse el SCR para que esto no ocurra
SCR: Ejemplo de control de fase
500 V 24A 1300 V 1800A 500 V 100A TO 200 AF B 20 TO 209 AD B 7 TO 208 Ac B 2 SCR: Algunos ejemplos
Unos de los 12 SCR para un “pequeño” rectificador trifásico de 500 MW y 500 KV (Inga-Shaba, ZAIRE) EL SCR es el dispositivo electrónico mas robusto que existe.
Puede manejar tensiones y corrientes realmente impresionantes.
Algunos ejemplos son realmente espectaculares.
Estructura Interna Característica Símbolo TRIAC: Triode AC (Gp:) T2 (Gp:) T1 (Gp:) G
IT VT +VB IG -VB IG NOTA: Se puede disparar con pulsos positivos o negativos de corriente en puerta
TRIAC: Triode AC (Gp:) T2 (Gp:) T1 (Gp:) G
T2 T1 G T2 T1 G
TRIAC: Un modelo ideal sencillo Podemos decir que es un interruptor bidireccional que se cierra con un pulso de corriente de puerta (disparo) y se abre cuando la corriente pasa por cero. La puerta es ahora bidireccional (2 diodos en anti-serie) G T2 T1 MODELO IDEAL DE UN TRIAC (Gp:) T2 (Gp:) T1 (Gp:) G
TRIAC: Ejemplo de control de fase IT(RMS) = 12A VDRM = VRRM = 700 V (Gp:) Disparo (Gp:) Apagado
Dispositivo auxiliar (p.e. disparo de tiristores) Soporta picos de corrientes elevados Se debe conocer la Tensión de cebado (p.e. 33V en el DB3) DB3: Diac comercial muy popular DIAC: Diode AC Característica IT VT +VB -VB (Gp:) A1 (Gp:) A2
(Gp:) Estructura Interna (Gp:) P1 (Gp:) P2 (Gp:) N1 (Gp:) N3 (Gp:) N3 (Gp:) T2 (Gp:) T1 (Gp:) N2 (Gp:) N2
DIAC: Diode AC T2 T1 Podemos decir que es un interruptor que se cierra por tensión (Tensión de ruptura) y permanece cerrado hasta que la corriente por el pase por cero (corriente de mantenimiento)
DIAC: Algunos elementos similares DESCARGADOR DE GAS VARISTOR Gránulos de óxidos metálicos sinterizadas (Óxido de cinc, etc) Recinto de descarga
DIAC: Uso como elemento de protección Equipo a proteger Ve I F TRIAC, VARISTOR, DESCARGADOR,… Sobretensión NOTA: Seguramente el VARISTOR es el elemento mas popular para esta aplicación
R1 = 0 , máxima potencia R1 = Elevada, mínima potencia Ejemplo: Control de TRIAC con DIAC (Típico regulador de luz de salón) DIAC: Ejemplo de uso Carga R1 R2 R3 C TRIAC controlado por DIAC (Montaje simplificado) A2 A1 G I G
GTO: (Gate Turn-off) (Gp:) A (Gp:) C (Gp:) G
La especial estructura del dispositivo permite el apagado por puerta (con un pulso negativo).
Por lo demás es similar al SCR. Estructura de un GTO simétrico (Gp:) A (Gp:) C (Gp:) G
C G Vista desde abajo
MCT, tiristor controlado por MOS:
Puesta en conducción por tensión negativo en puerta Apagado por tensión positiva en puerta. Ganancia elevada de tensión de control Disponibles hasta 1000V y 100A. Potencias medias bajas Símbolo NOTA: Tiene una funcionalidad similar a la del GTO, pero gobernado con tensión
LASCR, Tiristor controlado por luz.
Son Tiristores activados por luz Utilizados en Alta tensión Frecuencias de conmutación de hasta 2KHz Tensiones elevadas 6000V y 1500A
NOTA: Normalmente disponen de conexiones especiales para ser disparados con fibra óptica. Son interesantes en entornos de corrientes y tensiones elevadas, permitiendo un elevado aislamiento entre el circuito de potencia y el de gobierno.