TIRISTORES ELECTRNICA INDUSTRIAL * Tipos ms importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. * Mas utilizados en circuitos electrnicos de potencia. * Se operan como conmutadores biestables,de conductor a aislante. * Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prcticos exhiben ciertas caractersticas y limitaciones.

Caractersticas dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: nodo ctodo y compuerta.Los tiristores se fabrican por difusin. Cuando el voltaje del nodo se hace positivo con respecto al ctodo, las uniones J1 y J3 tienen polarizacin directa o positiva. La unin J2 tiene polarizacin inversa, y solo fluir una pequea corriente de fuga del nodo al ctodo. Se dice entonces que el tiristor est en condicin de bloqueo directo o en estado desactivado llamndose a la corriente fuga corriente de estado inactivo ID. Si el voltaje nodo a ctodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unin J2 polarizada inversamente entrar 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 polarizacin directa, habr un movimiento libre de portadores a travs de las tres uniones que provocar una gran corriente directa del nodo. Se dice entonces que el dispositivo est en estado de conduccin o activado

La cada de voltaje se deber a la cada ohmica de las cuatro capas y ser pequea, por lo comn 1V. En el estado activo, la corriente del nodo est limitada por una impedancia o una resistencia externa, RL,La corriente del nodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores a travs de la unin; de lo contrario, al reducirse el voltaje del nodo al ctodo, el dispositivo regresar a la condicin de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del nodo mnima requerida para mantener el tiristor en estado de conduccin inmediatamente despus de que ha sido activado y se ha retirado la seal de la compuerta. En la fig. 2b aparece una grfica caracterstica v-i comn de un tiristor.

Curva caracterstica de un tiristor

MODELO DE TIRISTOR DE DOS TRANSISTORES Formado por dos transistores complementarios, un transistor PNP, Q1, y un transistor NPN, Q2La corriente del colector IC de un tiristor se relaciona, en general, con la corriente del emisor IE y la corriente de fuga de la unin colector-base ICBO, asi: Ic = IE + ICBO(1)La ganancia de corriente de base comn se define como =IC/IE. Para el transistor Q1 la corriente del emisor es la corriente del nodo IA, y la corriente del colector IC1 se puede determinar a partir de la ecuacin anterior. IC1 = 1 IA + ICBO1(2)

Donde alfa1 es la ganancia de corriente y ICBO1 es la corriente de fuga para Q1. En forma similar para el transistor Q2, la corriente del colector IC2 es: IC2 = 2IK + ICBO2 (3) Donde 2 es la ganancia de corriente y ICBO2 es la corriente de fuga correspondiente a Q2. Al combinar IC1 e IC2, obtenemos: IA = IC1 + IC2 = 1IA + ICBO1 + 2IK + ICBO2 (4) Pero para una corriente d compuerta igual AIG, IK=IA+IG resolviendo la ecuacin anterior en funcin de IA obtenemos: IA = 2 IG + ICBO1 + ICBO2 (5) 1 - ( 1 + 2)

ACTIVACIN DEL TIRISTOR Se activa incrementndola corriente del nodoTERMICA. Si la temperatura de un tiristor es alta habr un aumento en el nmero de pares electrn-hueco, lo que aumentar las corrientes de fuga. Este aumento en las corrientes har que1 y2 aumenten. Debido a la accin regenerativa ( 1+ 2) puede tender a la unidad y el tiristor pudiera activarse. Este tipo de activacin puede causar una fuga trmica que por lo general se evita. LUZ. Si se permite que la luz llegue a las uniones de un tiristor, aumentaran los pares electrn-hueco pudindose activar el tiristor. La activacin de tiristores por luz se logra permitiendo que esta llegue a los discos de silicio.

ALTO VOLTAJE. Si el voltaje directo nodo a ctodo es mayor que el voltaje de ruptura directo VBO, fluir una corriente de fuga suficiente para iniciar una activacin regenerativa. Este tipo de activacin puede resultar destructiva por lo que se debe evitar.

dv/dt. Si la velocidad de elevacin del voltaje nodo-ctodo es alta, la corriente de carga de las uniones capacitivas puede ser suficiente para activar el tiristor. Un valor alto de corriente de carga puede daar el tiristor por lo que el dispositivo debe protegerse contra dv/dt alto. Los fabricantes especifican el dv/dt mximo permisible de los tiristores.

CORRIENTE DE COMPUERTA. Si un tiristor est polarizado en directa, la inyeccin de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo de compuerta entre la compuerta y las terminales del ctodo activar al tiristor. Conforme aumenta la corriente de compuerta, se reduce el voltaje de bloqueo directo, tal y como aparece en la figura.

Los parmetros del tiristor son:

VRDM: Mxima Tensin (electricidad) inversa de cebado (VG = 0) VFOM: Mxima tensin directa sin cebado (VG = 0) IF: Mxima Corriente elctrica directa permitida. PG: Mxima disipacin de potencia entre compuerta y ctodo. VGT-IGT: Mxima tensin o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado IH: Mnima corriente de nodo requerida para mantener cebado el tiristor dv/dt: Mxima variacin de tensin sin producir cebado. di/dt: Mxima variacin de corriente aceptada antes de destruir el tiristor.

TIPOS DE TIRISTORES Los tiristores se fabrican casi exclusivamente por difusin. La corriente del nodo requiere de un tiempo finito para propagarse por toda el rea de la unin, desde el punto cercano a la compuerta cuando inicia la seal de la compuerta para activar el tiristor. Para controlar el di/dt, el tiempo de activacin y el tiempo de desactivacin, los fabricantes utilizan varias estructuras de compuerta. Dependiendo de la construccin fsica y del comportamiento de activacin y desactivacin, en general los tiristores pueden clasificarse en nueve categoras: 1. Tiristores de control de fase (SCR). 2. Tiristores de conmutacin rpida (SCR). 3. Tiristores de desactivacin por compuerta (GTO). 4. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC). 5. Tiristores de conduccin inversa (RTC). 6. Tiristores de induccin esttica (SITH). 7. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR) 8. Tiristores controlados por FET (FET-CTH) 9. Tiristores controlados por MOS (MCT)