TIRISTORES (Thyristors) EE411

Mag. Ing. Juan Carlos Álvarez Salazarjalvarezedu@yahoo.es

Rectificador trifásico de 500 MW y 500 KV

12 SCR (Inga-Shaba, ZAIRE)

Rg

Vg

R

VCCE1

B1C1

E2

B2C2

-+Pol.

inversa

+-Polarización

directa

Polarización directa+-

La estructura de 4 capas

puede soportar tensión sin

conducir corriente, ya que

una unión queda polarizada

inversamente

Tiristor es, básicamente, una estructura

de 3 uniones (4 capas) (pnpn)

R

VCCE1

B1C1

E2

B2C2

-+

+-

+-

Si se inyecta corriente en la unión

B1-E1 desde una fuente externa Vg

circulará iB1 = ig por la unión B1-E1

iB1

ig

RgVg

R

VCCiB1

• iB1 genera iC1 = 1·iB1

• Pero iC1 = iB2; por tanto:

• iC2 = 2·iB2 = 2· 1·iB1

• La corriente iB1 será ahora:

iB1’ = ig + iC2 = ig + 2· 1·iB1

• Es decir, iB1’ 2· 1·iB1 >> iB1

iC1

iB2

iC2ig

iB1’

La corriente de base crece hasta saturar a los dos transistores

Como consecuencia, el dispositivo se comporta casi como un cortocircuito.

Entonces la corriente ig puede eliminarse y la situación no cambia

1

2

-+

Tiristores

R

VCC

Tiristores

+-0 V

+-0 V

-

+VCC

iCC = 0 A

R

VCC

+-0,7 V

+-0,7 V

+-0,5 V

iCC VCC/R

0,9 V

+

-

• Por tanto, el mismo circuito puede estar en dos estados,

dependiendo del estado anterior:

- Con la estructura de 4

capas sin conducir- Con la estructura de 4

capas conduciendo

VCC

+

-

Rg

Vg

iCC VCC/R

¿Cómo se puede conseguir que la estructura de 4 capas conduzca?

I.- Inyectando corriente suficiente en B1

“TRIGGER” (modo normal)

0,9 V+

-

R

VCCB1

II.- Aumentando VCC

Las corrientes inversas de las uniones

base-colector pueden alcanzan valores

suficientes para la saturación mutua de

ambos transistores (modo indeseado)

(disparo por sobretensión)

R

VCC

iCC VCC/R

0,9 V+

-

iC1iC2

Tiristores

El SCR

Silicon

Controlled

Rectifier

• Es el tiristor “por antonomasia”

• Su símbolo es como el de un diodo con un terminal

más (la puerta, “Gate”)

• Se enciende (dispara, “trigger”) por puerta

• No se puede apagar por puerta (se “engancha”, “latch”)

Ánodo

(A)

Cátodo

(K)Puerta

(G)

iA

VAK

+

-

P

N-

NP-

A

K G

Estructura interna

El SCR • Curva característica sin corriente de puerta

-600 V

0

iA [A]

VAK [V]

600 V

Disparo por

sobretensión

ánodo-cátodo

Polarización directa cuando

está ya disparado (como un

diodo en polarización directa)

Polarización inversa

(ruptura como un diodo)

Polarización directa y tensión

menor de la disparo por

sobretensión ánodo-cátodo

ig = 0

El SCR • Curva característica con corriente de puerta

-600 V

0

iA [A]

VAK [V]600 V

Polarización directa cuando está

ya disparado (como un diodo en

polarización directa)

ig1ig2

ig3ig4

Disparo por

sobretensión

ánodo-cátodo

0 < ig1 < ig2 < ig3 < ig4

Disparo por

puerta

El SCR

• Apagado del SCR :

- No se puede hacer por puerta

- Para apagarse, el valor de su corriente ánodo-cátodo tiene

que bajar por debajo de un valor llamado “corriente de

mantenimiento” (holding current)

- Aunque en el pasado los SCRs se usaban en todo tipo de

convertidores, su dificultad para apagarlos los ha relegado a

conversiones con entrada en alterna y a aplicaciones de

altísima potencia

- En aplicaciones de entrada en continua, se usaban circuitos

auxiliares para conseguir el apagado (con bobinas,

condensadores y SRCs auxiliares)

Características de un

ejemplo de SCR

El TRIAC

Tiristor de

AC

• Es el equivalente a dos SCRs

conectados en “antiparalelo”

Símbolo

Terminal 1

(T1)

Puerta

(G)

Terminal 2

(T2)

T1

G

T2

Equivalente Estructura

interna

P

N-

N

P-

T2

T1

N

N

G

El TRIAC• Curva característica sin corriente de puerta

-600 V

0

iT2 [A]

VT2T1 [V]

600 V

Disparo por

sobretensión

T2-T1

Polarización directa cuando

está ya disparado (como un

diodo en polarización directa)

Polarización inversa: se

comporta como en

polarización directa

Polarización directa a

tensión menor de la

disparo por sobretensión

T2-T1

El TRIAC • Curva característica con corriente de puerta

Disparo por

puerta

ig = 0

ig = 0

ig1ig2

ig3

Disparo por

sobretensión

T2-T1

Disparo por

sobretensión

T2-T1

ig1ig2 ig3

-600 V

0

iT2 [A]

VT2T1 [V]600 V

ig4

ig4

• Las corrientes de

puerta pueden ser

positivas o negativas

Hay 4 modos (cuadrantes)

posibles:

- Modo I: VT2T1 > 0 y iT2 > 0

- Modo IV: VT2T1 > 0 y iT2 < 0

- Modo II: VT2T1 < 0 y iT2 > 0

- Modo III: VT2T1 < 0 y iT2 < 0Sólo disponible

en algunos triac’s

- Modo I: VT2T1 > 0 y iT2 > 0

- Modo IV: VT2T1 > 0 y iT2 < 0

- Modo II: VT2T1 < 0 y iT2 > 0

- Modo III: VT2T1 < 0 y iT2 < 0A K

G

LASCR

DISPOSITIVOS RELACIONADOS

DISPOSITIVOS RELACIONADOS

GRACIAS POR LA ATENCIÓN