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.