Tiristores

ELECTRONICA DE POTENCIA
TIRISTORES Características y Principios de Funcionamiento

Antonio Nachez

A-4-32-2 ELECTRONICA IV

A-4.32.2

Electrónica IV

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INDICE

1.- Introducción 2.- Principio de Funcionamiento 3.- Estados del Tiristor 3.1.- Estado de Bloqueo 3.2.- Encendido 3.3.- Estado de Conducción 3.4.- Apagado 4.- Curvas características y datos de manuales 4.1.- Estado debloqueo directo 4.2.- Estado de conducción 4.3.- Estado de bloqueo inverso 4.4.- Condiciones de Encendido 5.- Control de Potencia 5.1.- Regulación de Potencia de Corriente Alterna por control de fase 5.2.- Regulación de Potencia de Corriente Alterna por conmutación en fase cero 6.- El tiristor durante la conmutación - Características dinámicas 6.1.- Tiempos de encendido 6.2.- Tiempos de apagado 7.-Disipación de Potencia 7.1 Potencia disipada durante la conmutación 7.2 Potencia disipada en régimen estacionario 8.- Límite de frecuencia

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1.- Introducción
Los tiristores constituyen una familia de dispositivos que pueden tomar diferentes nombres y características, pero donde todos los elementos que la componen se basan en el mismo principio de funcionamiento. Constructivamente sondispositivos de 4 capas semiconductoras N-P-N-P y cuya principal diferencia con otros dispositivos de potencia es que presentan un comportamiento biestable. Su construcción se debe en su origen a General Electric en 1957 y la comercialización general comienza hacia 1960. Los tiristores pueden tener 2, 3 o 4 terminales, y ser de conducción unilateral (un solo sentido) o bilateral (en ambossentidos). Ante una señal adecuada pasan de un estado de bloqueo al de conducción, debido a un efecto de realimentación positiva. El pasaje inverso, de conducción a bloqueo se produce por la disminución de la corriente principal por debajo de un umbral. Funcionan como llaves, presentando dos estados posibles de funcionamiento: No conducción (abierto) Conducción (cerrado) La estructura base comúnconsistente en múltiples capas P y N alternadas, puede presentar algunas variaciones en los distintos el miembros de la familia, particularizando su funcionamiento. La carga es aplicada sobre las múltiples junturas y la corriente de disparo es inyectada en una de ellas. Los tiristores pueden tomar muchas formas y nombres, pero tienen en común que todos ellos son llaves de estado sólido capaces de bloqueartensiones directas e inversas hasta el momento que son disparados. Al dispararlos se convierten en dispositivos de baja impedancia, conduciendo la corriente que fije el circuito exterior, permaneciendo indefinidamente en conducción mientras la corriente no disminuya por debajo de un cierto valor. Una vez disparado y establecida la corriente principal, la corriente de disparo puede ser removida sinalterar el estado de conducción del tiristor. Análogamente una vez recuperada la capacidad de bloqueo, ésta se mantiene sin otro requisito hasta la ocurrencia de un nuevo disparo. Estas características transforman al tiristor en un elemento muy útil en aplicaciones de control. Comparado con llaves mecánicas, el tiristor tiene un elevado ciclo de servicio junto con relativamente muy bajos tiemposde encendido y apagado. Por ser dispositivos cuyo funcionamiento se basa en dos tipos de portadores, participan de las excelentes características de conducción, pero cono tiempos de conmutación considerables. Debido a su acción regenerativa, y baja resistencia una vez disparado, los tiristores son muy utilizados en aplicaciones de control de potencia, control de motores e inversores que impliquenmuy elevadas corrientes y tensiones (miles de amperes y voltios) pero a frecuencias bajas. Los dispositivos más conocidos de la familia de los tiristores para aplicaciones de potencia son: SRC (Silicon Controled Rectifiers) TRIACS GTO (Gate Turn Off) Los primeros son unidireccionales diseñados para conmutar cargas con corrientes en un solo sentido, cubriendo desde aplicaciones de muy baja...