Los tiristores

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LOS TIRISTORES
INTRODUCCIÓN
Un tiristor es uno de los tipos más importantes dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadoresideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro etapas de estructura pnpn con sus 3 uniones pn. Tiene 3 terminales: ánodo, cátodo y compuerta. Los tiristores se fabrican por difusión.

Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las uniones J1 y J3tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tienen polarización inversa, y sólo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el tiristor está en conducción de bloqueo directo o en estado desactivado llamándose a la corriente de fuga corriente de estado inactivo ID. Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande, launión J2 polarizada inversamente entrará 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 polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las 3 uniones, que provocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice entonces que el dispositivo está en estado deconducción o activado. La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las 4 etapas y será pequeña, por común 1V. En el estado activo, la corriente del ánodo está limitada por una impedancia o una resistencia externa, RL. Tal y como se muestra a continuación

La corriente del ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida deflujo de portadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el voltaje del ánodo a cátodo, el dispositivo regresará a la condición de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta. A continuación se muestra unacaracterística V-i común de un tiristor.

Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en conducción y ya no hay control sobre el dispositivo. El tiristor seguirá conduciendo, por que en la unión J2 no existe una capa de agotamiento debida a movimientos libres de los portadores. Sin embargo, si se reduce la corriente directa del ánodo por debajo de un nivel conocido como corriente demantenimiento IH, se genera una región de agotamiento alrededor de la unión J2 debida al número reducido de portadores el tiristor estará entonces en estado de bloqueo. La corriente de mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la corriente de enganche, IL. Esto significa que IL>IH. La corriente de mantenimiento IH es la corriente del ánodo mínima para mantener el tiristor enestado de régimen permanente. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de enganche.
Cuando el voltaje del cátodo es positivo con respecto al ánodo, la unión J2 tiene polarización directa, pero las uniones J1 y J3 tienen polarización inversa. Esto es similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a través de ellos. El tiristor estará en estado de bloqueo inverso yuna corriente de fuga inversa, conocida como corriente inversa, IR, fluirá a través del dispositivo.
Un tiristor se puede activar aumentando el voltaje directo de VAK más allá de VBO, pero esta forma de activarlo puede ser destructiva. En la práctica, el voltaje directo se mantiene por debajo de VBO y el tiristor se activa mediante la aplicación de un voltaje positivo entre la compuerta y el...
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