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¿Sabes que es un tiristor?

¿Sabes que es un tiristor?
Introduccion

Un tiristor es un dispositivo semiconductor que consta de cuatro capas similares a las de un diodo, es decir, con estructura pn. Tiene tres uniones, una pn, otra np, y otra pn. Así también tres terminales (ánodo, cátodo, compuerta).
Los tiristores son uno de los tipos más importantes de dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los Tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
Símbolo del tiristor y tres uniones pn

distintos tipos de tiristores


Funcionamiento

Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al del cátodo, existe una corriente entre j1 y j3, es decir, tiene una polarización directa. J2 está en inversa y tiene una pequeña corriente del ánodo al cátodo. Se puede decir entonces que el tiristor está en bloqueo directo y se llama a la corriente de j2 “ corriente de estado inactivo (id)”.
Ahora, si el voltaje ánodo-cátodo (vak) se incrementa a un valor grande la unión j2, inversamente polarizada estará en ruptura. Esto se denomina ruptura por avalancha y el voltaje se llama voltaje de ruptura directo (vbo).
Dado que las uniones j1 y j3 están en directa los portadores tendrán un movimiento libre a través de las 3 uniones, lo que provocará una gran corriente directa del ánodo. Entonces el dispositivo está activado. En el estado activo la corriente del ánodo es limitada por una impedancia o una resistencia externa (RL).
Existe una corriente conocida como corriente de enganche (IL), que a fin de mantener un flujo de portadores debe ser menor a la corriente del ánodo. De otra manera al reducirse el voltaje del ánodo al cátodo el tiristor se bloqueará. IL es la corriente del ánodo mínima que se requiere para mantener el tiristor en estado de conducción luego de ser activado y ser retirada la señal en la compuerta.


Luego de que el dispositivo está activado ya no hay control sobre el mismo, ya que el tiristor no consta de una capa de agotamiento debida a movimientos libres de portadores en la unión j2. Si se reduce la corriente directa del ánodo a un nivel menor de la corriente de mantenimiento (IH), se genera una región de agotamiento alrededor de j2; entonces se logrará un bloqueo. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de enganche, es decir, es la corriente de ánodo mínima para mantener el dispositivo en régimen permanente.
Para que la unión j2 este en directa y j1y j3 en inversa el voltaje del cátodo debe ser positivo con respecto al ánodo. En este estado estará en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga inversa denominada corriente inversa (Ir) fluirá a través del dispositivo.

Si se activa aumentando el voltaje directo de vak mas allá de vbo el tiristor puede quedar destruido. En la practica el voltaje directo debe estar por debajo de vbo y el tiristor se activa mediante la aplicación de un voltaje positivo entre la compuerta y el cátodo. Cuando el tiristor está activado gracias a una señal de compuerta y una vez que la corriente del ánodo es mayor que la de mantenimiento, el dispositivo conduce, debido a una retroalimentación positiva, aun si se elimina la señal de compuerta.


Activación del tiristor

Los tiristores pueden activarse, o sea incrementar su corriente de ánodo, por diversas
formas:

Acción térmica

Si la temperatura del tiristor es alta, se incrementan las corrientes ICBO1 y ICBO2 por generación de portadores minoritarios (electrón-huecos), aumentando los valores de á 1 y á 2. Cuando á 1 +á 2 = 1, por acción regenerativa el tiristor se activa.
En consecuencia es necesario limitar la temperatura máxima de funcionamiento para
evitar esta condición no deseada. Los fabricantes suministran los valores máximos de
temperatura de funcionamiento.

Accion de la luz

Si se permite que la luz llegue a las junturas del tiristor (J2), aumentaran los portadores minoritarios electrón-huecos, aumentando las corrientes = ICBO1 y ICBO2 , hasta provocar la activación. Este mecanismo se utiliza para activar tiristores que trabajan en convertidores para alta tensión, utilizando fibras ópticas para
su activación y aislamiento eléctrico del circuito generador de los pulsos de disparo.
(Tiristores activados por luz LASCR).

Aumento de la tensión aplicada

Si la tensión directa aplicada Vac (ánodo-cátodo) resulta mayor que VBO, (tensión máxima de bloqueo directo), por efecto “avalancha”, aumenta ICBO1 y ICBO2 hasta la activación por acción regenerativa, con probabilidad de
destrucción. Esto limita la máxima tensión directa aplicada.

Variación de la tensión aplicada (dv/dt)

Esta acción produce un aumento de las corrientes capacitivas de las junturas del tiristor, suficientes para activarlo. Un valor alto de estas corrientes, puede ser destructivo. Los fabricantes establecen los límites de dv/dt
que pueden soportar los tiristores.

Acción del transistor Q2 ò por corriente de compuerta

Es el método normal para activarlo; se logra aplicando un voltaje positivo a la compuerta respecto al cátodo, que
provocara la circulación de la corriente “IGP”, dando lugar a la acción regenerativa interna en el tiristor . La activación para el “SCR” se logra con voltajes de bloqueo directo (ánodo positivo respecto al cátodo)


Tipos de tiristores

Se clasifican dependiendo de la construcción y el comportamiento desactivación y activación : para controlar el tiempo de activación y de desactivación los fabricantes utilizan nuevas estructuras de compuerta.


Tiristores de control de fase (SCR) 

- Opera a la frecuencia de línea
- Se desactiva por conmutación natural en un tiempo 500 micro seg.
- Se utilizan en aplicaciones de conmutación a baja velocidad.


Tiristores de conmutación rápida


- Se utilizan en aplicaciones de conmutación de alta velocidad con conmutación forzada. Ej. Pulsadores e inversores.
- Tiempo corto de desactivación de(500 micro seg.)
- Tiempo de voltaje(de 1000 v/micro seg.)
- Tienen un di/dt de 1000 A/micro seg.

Tiristores de desactivación por compuerta (GTO) 

Entre las mejoras más recientes que se le han hecho al tiristor está el apagado por compuerta (GTO). Un tiristor GTO es un SCR que puede apagarse por una pulsación suficientemente grande en su compuerta de entrada, aun si la corriente iD excede IH. Aunque los tiristores GTO se han venido usando desde 1960, solamente se volvieron prácticos para las aplicaciones de control de motores, al final de los años setenta. Estos dispositivos se han vuelto más y más comunes en las unidades de control de motores, puesto que ellos eliminaron la necesidad de componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc.

Tiristores de conducción inversa (RTC) 


En muchos circuitos pulsadores e inversores, se conecta un diodo antiparalelo a través de un SCR, con la finalidad de permitir un flujo de corriente inversa debido a una carga inductiva, y para mejorar el requisito de desactivación de un circuito de conmutación. El diodo fija el voltaje de bloqueo inverso del SCR a 1 ó 2v por debajo de las condiciones de régimen permanente. Sin embargo, bajo condiciones transitorias, el voltaje inverso puede elevarse hasta 30v debido al voltaje inducido en la inductancia dispersa del circuito dentro del dispositivo.

Un RCT es un intercambio entre características del dispositivo y requisitos del circuito; puede considerarse como un tiristor con un diodo antiparalelo incorporado, tal y como se muestra en la figura siguiente. Un RCT se conoce también como tiristor asimétrico (ASCR). El voltaje de bloqueo directo varía de 400 a 2000v y la especificación de corriente llega hasta 500 A. El voltaje de bloqueo inverso es típicamente 30 a 40v. Dado que para un dispositivo determinado está preestablecida la relación entre la corriente directa a través de un tiristor y la corriente inversa del diodo, sus aplicaciones se limitarán a diseños de circuitos específicos.


Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC) 


- Este puede conducir en ambas direcciones positiva y negativa. ---Se utilizan en el control de fase de corriente alterna.
- Son como dos SCR conectadas en antiparalelo, con una conexión común.
- Se activa con una señal de compuerta positiva entre la terminal MT1 y compuerta G.
- Si MT2 es negativa, se activará con una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta G y el terminal MT1.

Tiristores de inducción estática(SITH) 

Es un tiristor que se activa con un voltaje positivo en la compuerta, como las normales, y se desactivan con un voltaje negativo en la misma. Son dispositivos de portadores minoritarios, por lo cual tienen una baja resistencia en estado activo así como un voltaje.
Por lo general se activa y desactiva rápidamente, de 1ª6 mi.seg. el voltaje puede alcanzar hasta 2500v y la corriente llega hasta 500 A..

Tiristores rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)

Se activan mediante radiación sobre el disco de silicio provocado por luz. Los pares electrones-huecos se crean gracias a la radiación de la luz que crea un campo eléctrico. La compuerta se diseña para proporcionar la suficiente sensibilidad para el disparo, a partir de la fuente de luz.

Tiristores controlados por FET (FET-CTH) 

- Combinan un MOSFET y un tiristor en paralelo
- Tienen alta velocidad de conmutación
- Di/dt alto y un dv/dt alto
- Se puede activar como los tiristores convencionales, pero no desactivar mediante control de compuerta
- Si se aplica un voltaje de 3v a la compuerta del MOSFET, se genera una corriente de disparo para el tiristor.

FUENTE...
ORIGEN DEL PROYECTO: http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/15126759/Sabes-que-es-un-tiristor.html
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