Tiristores

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UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA 3-1 Tiristores ---------------------------------------------------------------------------------------------------------TIRISTORES Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores que se utilizan en los circuitos conversores de potencia eléctrica controlada. Compiten en algunas aplicaciones, con los transistores de potencia. Actúancomo interruptores de corriente eléctrica, con característica “biestable” por un proceso interno regenerativo, que lo hace pasar de un estado “no conductor”, a un estado “conductor”. En comparación con los transistores, desde el punto de vista de su actuación como interruptor de corriente eléctrica, los tiristores tienen menores perdidas por conducción en estado “encendido” y tienen mayoresespecificaciones para el manejo de la potencia eléctrica a convertir. Los transistores, en cambio, tienen en gral, mejor prestación durante la conmutación, por su mayor velocidad y menor perdida de conmutación. Existen una gran variedad de dispositivos semiconductores denominados “tiristores”, con dos, tres y hasta cuatro terminales externos. Por ejemplo el tiristor convencional, denominado “SCR”(rectificador controlado de silicio), tiene tres terminales, dos de los cuales los emplea para conducir la corriente eléctrica a convertir, y el tercer terminal se lo utiliza para “encender” el dispositivo (pasaje al estado conductor). La operación inversa, o sea el bloqueo de la corriente controlada, solo se logra por acción natural (cruce por cero de la corriente por el cambio de polaridad delvoltaje), o por acción forzada de circuitos de conmutación auxiliares. El “GTO” es un tiristor que tiene implementada la función de “encendido y apagado” mediante una compuerta que se le aplican pulsos positivos (para encendido) y pulsos negativos (para apagado), respecto al terminal “cátodo”. Previo al análisis del funcionamiento interno de estos dispositivos, veremos primero el circuito básico yfuncionamiento de rectificador controlado de media onda.

Circuito De disparo

En el dibujo se aprecia al “SCR” con sus tres terminales Ánodo, cátodo y compuerta (gate). La corriente principal circula entre ánodo y cátodo. La tensión de disparo o control, se aplica entre la compuerta y el cátodo. Esta última tensión, como veremos, es generalmente de tipo pulsante, generada por un circuitoelectrónico especial, denominado “circuito de disparo”. ____________________________________________________________

_______ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 1

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA 3-1 Tiristores ---------------------------------------------------------------------------------------------------------Para interpretación del funcionamiento, resultaconveniente graficar las tensiones eléctricas intervinientes en el circuito, en función del tiempo.

Vs t 0 t1 t2 t3 t4 t5

Vgc t

Vac t

SCR conduce VL

SCR no conduce

SCR conduce

En el intervalo de tiempo entre 0 y t1, el SCR tiene aplicada una tensión positiva entre ánodo y cátodo (directa), no conduciendo corriente, por lo que : vL= 0 y vac= vs. En “t1”, el circuito de disparoaplica un pulso de corriente a la compuerta, haciendo que el SCR pase al estado de conducción. La tensión vac cae a una valor próximo a 1 volt y aparece un voltaje en la carga vL= vs- vac ≈ vs. Cuando la tensión de alimentación pasa por cero (t2) y si la corriente de carga esta en fase, esta también cae a cero, lo que hace que el SCR se “apague” y deje de conducir. La tensión en sus extremos seeleva haciéndose negativa y de valor vac = vs ; vl = 0. Posteriores disparos durante el semiciclo negativo de la tensión de entrada (t3), no logran encender al SCR. En el próximo semiciclo positivo, en t4, al aplicarle otro pulso en la compuerta, nuevamente el SCR comienza a conducir corriente hasta el cruce por cero (t5). ____________________________________________________________

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