Resumen Tiristores

12.1- Introducción

La electrónica de potencia concierne a los circuitos con tiristores, a su diseño y a su función en el control de potencia en un sistema.
Existen gran variedad de tiristores, pero todos ellos tienen ciertas propiedades en común: son dispotivos de estado sólido que se ¨disparan¨ bajo ciertas condiciones pasando de un estado de alta impedancia a uno de baja, estado que mantienemientras que la corriente y la tensiónsean superiores a un valor mínimo denominado niveles de mantenimiento.
Estructuralmente, todos lostiristores consisten en varias capas alternadas de silicio dopado con impurezas p y n.
El disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo mantiene en este estadoaunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente.
Estas características hacen que los tiristores sean mucho más útiles que los conmutadores mecánicos, en términos de flexibilidad, duración y velocidad.
Estos dispositivos se utilizan en control de potencia, convertidores DC-DC o DC-AC o AC-DC o AC-AC, motores, luz incandescente,etc.
En la figura 12.1 se muestran los símbolos de los dispositivos pertenecientes a la familia de lostiristores.
El rectificador controlado se silicio o Silicon Controlled Rectifiers (SCR) es el tiristor de mayor interés hoy en día.
Fue introducido en 1956 por los laboratorios de Bell Telephone y son capaces de controlar hasta 10MW con niveles de corriente de hasta 2000A a 18000V. El control deestos dispotivos se realiza a través de transistores, familias lógicas, luz (en triacs optoelectrónicos), transistores de uniunión (UJTs), transistores uniunión programables (PUTs), conmutadores bidireccionales de silicio (SBSs), etc.

12.2.- Diodo de cuatro capas
El diodo de cuatro capas o diodo Shockley es un dispositivo compuesto por cuatro capas semiconductoras npnp, cuya estructura y símbolo sedescriben en la figuras 12.2.a y 12.2.b.
Esencialmente es un dispositivo interruptor.
Al aplicar un tensión positiva entre ánodo y cátodo se puede observar que la unión J1 y J3 está polarizada en directa, y la unión J2 polarizada en inversa.
En estas condiciones únicamente circula una corriente muy baja (despreciable) y el dispositivo se encuentra cortado.
Aumentando esta tensión positiva se llegaa una tensión VBO de ruptura o avalancha donde la corriente crece de forma abrupta y la caída de tensión decrece de la misma manera.
En este momento, el diodo ha conmutado desde el estado de bloqueo a conducción.

Una manera sencilla de entender el funcionamiento de este diodo consiste en separar su estructura física en dos mitades (figura 12.2.c).
La mitad izquierda es un transistor NPN y lamitad derecha PNP, resultando el circuito mostrado en la figura 12.3.d que normalmente es referido como candado.
Las características eléctricas de un diodo de cuatro capas se muestran en la gráfica de la figura 12.3. En esta gráfica, se pueden identificar dos zonas y cuatro regiones de operación:

1.- Zona directa (V > 0)
1.a) Región de corte. El diodo se encuentra en corte con unas corrientes muybajas. En esta región se puede modelar como unaresistencia ROFF de valor

1.b) Región de resistencia negativa. Cuando la tensión entre ánodo y cátodo es suficientemente alta se produce la ruptura de la unión con un incremento muy elevado en corriente comportándose el diodo como si fuera una resistencia negativa debido a la realimentación positiva de su estructura.
1.c) Región de saturación oconducción. En esta región, la caída de tensión entre ánodo y cátodo está comprendida entre 0.5V y 1.5V, prácticamente independiente de la corriente. Se mantendrá en este estado siempre que la tensión y corriente alcancen unos valores mínimos conocidos como niveles de mantenimiento definidos por VH e IH.
2.- Zona inversa (V < 0 )
2.a) Región de ruptura. El diodo puede soportar una tensión máxima inversa...