Transcript SCR

TIRISTORES
(Thyristor)
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.
En 1956 se desarrollo el primer Tiristor Bell Telephoned Laboratory.
Inicialmente fue llamado Transistor PNPN (hoy conocido como SCR)
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)
SCR: Silicon Controlled Rectifier
Siempre es de Silicio.
El SCR es el tiristor por excelencia
Símbolo
A
C
(Ánodo)
G
(Puerta)
(Cátodo)
IA
A
A
E
p2
p2
A
J1
B
n2
I
n2
C
IG
J2
G
C
p1
A
B
VB
p1
J3
n1
n1
E
C
K
Estructura Interna
y circuito equivalente
Característica
VAC
SCR: Silicon Controlled Rectifier
A
A
P
N
P
N
G
C
G
C
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
A
A
A
G
G
C
C
MODELO IDEAL DE UN SCR
G
C
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
UE (t) US(t)
Umax
US(t)

IA
Carga
ig
A
Rg
UAK
UE(t)
UAK
G
IG
t
t
K
Umax
t
SCR: Algunos ejemplos
TO 209 AD
B7
500 V
100A
TO 200 AF
B 20
1300 V
1800A
TO 208 Ac
B2
500 V
24A
EL SCR es el dispositivo electrónico
mas robusto que existe.
Puede manejar tensiones y corrientes
realmente impresionantes.
Algunos ejemplos son realmente
espectaculares.
Unos de los 12 SCR para un “pequeño”
rectificador trifásico de 500 MW y 500 KV
(Inga-Shaba, ZAIRE)
TRIAC: Triode AC
T2
G
T1
IT
Símbolo
T2
n4
n4
T2
P1
n1
IG
P2
n3
G
G
n2
T1
-VB
IG
T1
Estructura Interna
NOTA:
Se puede disparar con pulsos positivos o
negativos de corriente en puerta
Característica
+VB
VT
T2
TRIAC: Triode AC
G
T1
T2
T2
G
G
T1
T1
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)
T2
T2
G
G
T1
T1
MODELO IDEAL DE UN TRIAC
TRIAC: Ejemplo de control de fase
UCarga
RL
Apagado
UMAX
Ucarga
T2

UT2T1
IG
Ue
G
T1
t
IG
IG
Disparo
IT(RMS) = 12A
VDRM = VRRM = 700 V
DIAC: Diode AC




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
A1
IT
A2
-VB
Característica
+VB
VT
DIAC: Diode AC
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)
T2
N3
N3
P1
T2
N1
P2
N2
N2
T1
Estructura Interna
T1
DIAC: Algunos elementos similares
Recinto de descarga
Gránulos de óxidos
metálicos sinterizadas
(Óxido de cinc, etc)
DESCARGADOR DE GAS
VARISTOR
DIAC: Uso como elemento de protección
Sobretensión
I
F
Equipo a proteger
Ve
TRIAC,
VARISTOR,
DESCARGADOR,...
NOTA:
Seguramente el VARISTOR es el elemento mas popular para esta aplicación
DIAC: Ejemplo de uso
Ejemplo: Control de TRIAC con DIAC (Típico regulador de luz de salón)
Carga
R1
R2
A2
R3
G
IG
C
A1
TRIAC controlado por DIAC
(Montaje simplificado)
R1 = 0 , máxima potencia
R1 = Elevada, mínima potencia
GTO: (Gate Turn-off)
A
C
G
La especial estructura del dispositivo
permite el apagado por puerta (con un
pulso negativo).
Por lo demás es similar al SCR.
G
C
A
Vista desde abajo
C
G
Estructura de un GTO simétrico
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
A
NOTA:
Tiene una funcionalidad
similar a la del GTO, pero
gobernado con tensión
K
G
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
G
A
K
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.