🤓 Los TIRISTORES

Tiristor SCR

💣  Un tiristor tiene tres terminales: un ánodo, un cátodo y una compuerta. Cuando se hace pasar

una corriente pequeña por el terminal de la compuerta, hacia el cátodo, el tiristor conduce siempre que el terminal del ánodo tenga mayor potencial que el cátodo. 

👉  Los tiristores se pueden dividir en once tipos: 

a) tiristor conmutado forzado, 

b) tiristor conmutado por línea, 

c) tiristor de abertura de compuerta (GTO, de sus siglas en inglés gate-turn-off thyristor), 

d) tiristor de conducción inversa (RCT, de sus siglas en inglés reverse-conducting thyristor), 

e) tiristor de inducción estática (SITH, de sus siglas en inglés static induction thyristor), 

f) tiristor de abertura de compuerta asistida (GATT, de sus siglas en inglés gate-assisted turn-off thyristor), 

g) rectificador fotoactivado controlado de silicio (LASCR, de sus siglas en inglés light-activated silicon-controlled rectifier (LASCR), 

h) tiristor abierto por MOS (MTO, por sus siglas en inglés MOS turn-off),

i) tiristor abierto por emisor (ETO, por sus siglas en inglés emitter turn-off),

j) tiristor conmutado por compuerta integrada (IGCT, por sus siglas en inglés integrated gate-commutated thyristor) y

k) tiristores controlados por MOS (MCT, por sus siglas en inglés MOS-controlled thyristor).

 

😀  Una vez que un tiristor está en modo de conducción, el circuito de la compuerta no tiene control, y el tiristor continúa conduciendo. Cuando un tiristor está en modo de conducción, la caída de voltaje directo es muy pequeña, en forma característica de 0.5 a 2 V. Un tiristor que conduce se puede apagar haciendo que el potencial del ánodo sea igual o menor que el potencial del cátodo.

💥  Los tiristores conmutados por línea se apagan (o desactivan o bloquean) debido a la naturaleza senoidal del voltaje de entrada, y los tiristores de conmutación forzada se apagan con un circuito adicional, llamado circuito de conmutación. En la siguiente imagen podemos ver diferentes modelos de tiristores con control de fase (o conmutados por línea): borne, disco, plano y clavija.

Diferentes modelos de tiristores

😀  Los tiristores naturales, o conmutados por línea se consiguen con capacidades hasta 6000V, 4500A. El tiempo de abertura de los tiristores de alta velocidad y bloqueo inverso ha mejorado bastante, y es posible tener de 10 a 20 µs en un tiristor para 3000 V y 3600 A. El tiempo de abertura se define como el intervalo de tiempo entre el instante en el que la corriente principal baja a cero después de una interrupción externa del circuito de voltaje principal, y el instante cuando el tiristor es capaz de sostener un voltaje principal de respaldo especificado sin encenderse.

💦  Los RCTy los GATT se usan mucho para conmutación de alta velocidad, en especial en aplicaciones de tracción. Se puede considerar que un RCT es un tiristor con un diodo inverso en paralelo. Estos diodos se consiguen hasta para 4000 V, 2000 A (y 800 A en conducción inversa) con un tiempo de conmutación de 40 µs. Los GATT se consiguen hasta para 1200 V, 400 A, con una velocidad de conmutación de 8 s. Los LASCR, que se consiguen hasta para 6000 V, 1500 A, con una rapidez de conmutación de 200 a 400 us, son adecuados para sistemas de potencia de alto voltaje, en especial los de corriente directa de alto voltaje. Para aplicaciones en corriente alterna de baja potencia, se usan mucho los TRIAC en todos los tipos de controles sencillos de temperatura, de iluminación, de motores y en los interruptores de corriente alterna. Las características de los TRIAC se parecen a las de dos tiristores conectados en paralelo inverso, que sólo tienen una terminal de compuerta. El flujo de corriente por un TRIAC se puede controlar en cualquier dirección.

💢  Los GTO y los SITH son tiristores de auto abertura. Se encienden (activan o desbloquean) aplicando un pulso positivo corto a las compuertas, y se apagan por aplicación de pulso negativo corto a las compuertas. No requieren circuito alguno de conmutación. Los GTO son muy atractivos para la conmutación forzada de convertidores, y se consiguen hasta para 6000V y 6000 A. Se espera que los SITH, cuyas capacidades pueden alcanzar 1200 V y 300 A, se apliquen en convertidores de potencia intermedia del intervalo de frecuencias de los GTO. La imagen siguiente muestra diversas configuraciones de tiristores de apagado por compuerta GTO.

Tiristores de apagado por compuerta GTO

👊  Un MTO es una combinación de un GTO y un MOSFET, que juntos superan las limitaciones de capacidad de abertura del GTO. Su estructura es parecida a la de un GTO y conserva las ventajas del GTO de alto voltaje (hasta 10 kV) y alta corriente (hasta 4000 A). Los MTO se pueden usar en aplicaciones de gran potencia, que van desde 1 hasta 20 MVA. Un ETO es un hibrido de MOS y GTO, que combina las ventajas tanto del GTO como del MOSFET. El ETO tiene dos compuertas: una compuerta normal para abertura y una con una serie de MOSFET para cerrado. Se han demostrado ETO con capacidad de corriente hasta de 4 kA y capacidad de voltaje hasta de 6 kV.

😃  En un IGCT  se integra un tiristor conmutado por compuerta (GCT) con un activador de compuerta de tarjeta de circuito impreso. El GCT es un GTO con conmutación permanente con un pulso de corriente de compuerta muy rápido y grande, tan grande como la capacidad total de corriente, que toma toda la corriente del cátodo en el ánodo en aproximadamente 1 µs, para asegurar un abierto rápido. En forma parecida a un GTO, el IGCT se enciende aplicando a su compuerta la corriente de cerrado. El IGCT se apaga por medio de una tarjeta de circuito activador de compuerta, de varias capas, que puede suministrar un pulso de abertura de subida rápida (es decir, una corriente de 4 kA/µs con sólo 20 V de voltaje entre compuerta y cátodo). 

👉  Un MCT se puede "encender" con un pulso pequeño de voltaje negativo a la compuerta MOS (con respecto a su ánodo), y se puede "apagar" con un pequeño pulso de voltaje positivo. Es como un GTO, excepto que la ganancia de abertura es muy alta. Los MCT se consiguen hasta 4500 V, 250 A.

💥  Aquí damos por concluido el repaso de los diferentes tipos de tiristores existentes y en la siguiente entrada vamos a tratar el tema de los transistores de potencia. ¡ Os esperamos !.

Escrito por Archie Tecnology