Tiristores complemento

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 Turn­off) Interruptor unidireccional. Apagado por puerta 

TRIAC  (Triode AC) Interruptor bidireccional 

DIAC.  (Diode AC) Interruptor bidireccional ( Control de tiristores)

p2

n2 

n1 

p1 G 

K 

A 

J3 

J2 

J1 

I A 

p2 

n2 

p1 

n1 

C 

A 

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 

I A 

V AC V B 

I G

P 

P N 

N 

A 

C G 

A 

C 

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 

CMODELO IDEAL DE UN SCR 

A 

C G 

A 

C 

G  NOTA: El disparo por tensión directa (V B ) 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 (Inga­Shaba, ZAIRE) 

EL SCR es el dispositivo electrónico mas robusto que existe. 

Puede manejar tensiones y corrientes realmente impresionantes. 

Algunos ejemplos son realmente espectaculares.

P1

P2 

n1 

n2 n3 

n4  n4 

T2 

T1 G 

T2

T1 

G 

Estructura Interna 

Característica 

Símbolo 

TRIAC: Triode AC T2 

T1 G 

I T 

V T +V B 

I G 

­V B  I G 

NOTA: Se puede disparar con pulsos positivos o negativos de corriente en puerta

TRIAC: Triode AC  T2 

T1 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 anti­serie) 

G 

T2 

T1 

MODELO IDEAL DE UN TRIAC 

T2 

T1 G

U MAX 

U Carga

α t 

I G 

T 2 

T 1 G 

I G 

U e 

R L 

U carga 

U T2T1 I G 

TRIAC: Ejemplo de control de fase 

I T (RMS) = 12A 

V DRM =  V RRM = 700 V 

Disparo 

Apagado

ü  Dispositivo auxiliar (p.e.  disparo de tiristores) ü  Soporta picos de corrientes elevados ü  Se debe conocer la Tensión de cebado (p.e. 33V en el DB3) ü  DB3: Diac comercial muy popular 

DIAC: Diode AC 

Característica 

I T 

V T +V B ­V B 

A1  A2

Estructura Interna 

P1

P2 

N1 

N3  N3 

T2 

T1 

N2  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 Turn­off) 

A  C 

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 

A 

C  G 

C 

G 

Vista desde abajo

MCT, tiristor controlado por MOS: 

ü Puesta en conducción por tensión negativo en puerta ü Apagado por tensión positiva en puerta. ü Ganancia elevada de tensión de control ü Disponibles hasta 1000V y 100A. ü Potencias medias bajas 

K 

G 

A 

Símbolo 

NOTA: Tiene una funcionalidad similar a la del GTO, pero gobernado con tensión

LASCR, Tiristor controlado por luz. 

ü Son Tiristores activados por luz ü Utilizados en Alta tensión ü Frecuencias de conmutación de hasta 2KHz ü Tensiones elevadas 6000V y 1500A 

A  K G 

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.

TOSHIBA 

Algunos fabricantes de tiristores