TEGNOLOGIA ELECTROMECÀNICA V SEMESTRE - 2014 DOCENTE: JULIO CÉSAR BEDOYA PINO INGENIERO ELECTRÓNICO ASIGNATURA: ELECTRÓNICA DE POTENCIA
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
TIPOS DE TIRISTORES 1. Tiristores de control de fase o de conmutación rápida 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)
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.
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 J 1 y J 3 tienen polarización directa o positiva. La unión J 2 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 I D. Si el voltaje ánodo a cátodo V AK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unión J 2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa V BO. Dado que las uniones J 1 y J 3 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.
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 I L, 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, I L, 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.
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 V BO. 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 I H. Además, una vez que se dispare el SCR, su corriente de compuerta puede retirarse, sin que afecte su estado activo.
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.
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.
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.
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.
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 (I A ) sea mayor que la corriente de mantenimiento (I H ). Normalmente la compuerta (G) no tiene control sobre el tiristor una vez que este está conduciendo.
Desactivación del SCR: 1. Se abre el circuitos del ánodo (corriente I A = 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 I A, de manera que esta corriente se reduzca y sea menor a la corriente de mantenimiento I H.
INVESTIGAR: 1. El Diodo Shockley, y su Curva Característica. 2. Formas de activar un tiristor. 3. Fabricación y Aplicación del Tiristor.