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Tiristores

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Tiristores

  1. 1. TIRISTORES  (Thyristor)  Los tiristores son dispositivos especialmente populares en Electrónica de  Potencia.  Son sin duda los dispositivos electrónicos que permiten alcanzar potencias mas  altas, son  dispositivos realmente robustos. En 1956 se desarrollo el primer Tiristor Bell Telephoned Laboratory.  Inicialmente fue llamado Transistor PNPN (hoy conocido como SCR) 
  2. 2. Definición y tipos  ­ Dispositivo de 4 capas con estados estables de conducción y  bloqueo  ­ Interruptor de potencia muy alta  ­ Potencias y tensión muy altas  ­ Frecuencias de conmutación no superiores a 2kHz  SCR  (Silicon Controlled Rectifier).  Interruptor unidireccional  GTO  (Gate Turn­off)  Interruptor unidireccional. Apagado por puerta  TRIAC  (Triode AC)  Interruptor bidireccional  DIAC.  (Diode AC)  Interruptor bidireccional ( Control de tiristores)
  3. 3. SCR: Silicon Controlled Rectifier  Símbolo  A  C  Siempre es de Silicio.  G  (Cátodo)  (Ánodo)  El SCR es el tiristor por excelencia  (Puerta)  I  A  A  A  I  E  p2 p2  A  J1  n2  B  n2  C  I  G J2  C  p1  A  G  V  B  p1  V  B  AC  J3  n1  n1  E  C  K  Estructura Interna  Característica  y circuito  equivalente 
  4. 4. SCR: Silicon Controlled Rectifier A  A  P  N  P  N  G  C  G  C 
  5. 5. SCR: Un modelo ideal sencillo  Podemos decir que es un interruptor unidireccional  que se cierra con un  pulso de corriente de puerta (disparo) y se abre cuando la corriente pasa  por cero  A  A  A  G  G  C  C MODELO IDEAL DE UN SCR  NOTA:  G  El disparo por tensión directa (V  ) se considera  B  indeseable y, como norma general, debe  seleccionarse el SCR para que esto no ocurra C 
  6. 6. SCR: Ejemplo de control de fase
  7. 7. SCR: Algunos ejemplos TO 209 AD  TO 200 AF  TO 208 Ac  B 7  B  20  B 2  500 V  1300 V  500 V  100A  1800A  24A 
  8. 8. EL SCR es el dispositivo  electrónico mas robusto que  existe.  Puede manejar tensiones y  corrientes realmente  impresionantes.  Algunos ejemplos son realmente  espectaculares. Unos de los 12 SCR para un “pequeño”  rectificador trifásico de 500 MW y 500  KV  (Inga­Shaba, ZAIRE) 
  9. 9. TRIAC: Triode AC  T2  G  T1  I  T  Símbolo  T2  n4  n4  T2 P1 n1  I  G  P2  G  +V  ­V  V  B  B  n3  n2  I  T  T1  G  T1  G  Estructura Interna  NOTA:  Característica  Se puede disparar con pulsos  positivos o negativos de corriente en  puerta
  10. 10. T2  TRIAC: Triode AC  G  T1  T2  T2  G  G T1  T1 
  11. 11. TRIAC: Un modelo ideal sencillo  Podemos decir que es un interruptor bidireccional que se cierra con un  pulso de corriente de puerta (disparo) y se abre cuando la corriente pasa  por cero. La puerta es ahora bidireccional (2 diodos en anti­serie)  T2  T2  G  G T1  T1  MODELO IDEAL DE UN TRIAC 
  12. 12. TRIAC: Ejemplo de control de fase  U  Carga R  L  Apagado U  MAX  U  T  carga  2  U  I  a t  G  T2T1  U  e  G  I  G  T  1  I  G  Disparo  I  (RMS) = 12A  T  V  DRM  =  V  RRM  = 700 V 
  13. 13. DIAC: Diode AC  ü  Dispositivo auxiliar (p.e.  disparo de tiristores)  ü  Soporta picos de corrientes elevados  ü  Se debe conocer la Tensión de cebado (p.e. 33V en el  DB3)  I  ü  DB3: Diac comercial muy popular  T  A2 A1  +V  ­V  V  B  B  T  Característica 
  14. 14. DIAC: Diode AC  Podemos decir que es un interruptor que se cierra por tensión  (Tensión de ruptura) y permanece cerrado hasta que la corriente por  el pase por cero (corriente de mantenimiento) T2  N3  N3  T2  P1 N1  P2  T1  N2  N2  T1  Estructura Interna 
  15. 15. DIAC: Algunos elementos similares  Recinto de descarga Gránulos de óxidos  metálicos  sinterizadas (Óxido  de cinc, etc)  DESCARGADOR DE GAS  VARISTOR 
  16. 16. DIAC: Uso como elemento de protección  Sobretensión  I  F Equipo a proteger  Ve  TRIAC,  VARISTOR,  DESCARGADOR,...  NOTA:  Seguramente el VARISTOR es el elemento mas popular para esta aplicación
  17. 17. DIAC: Ejemplo de uso  Ejemplo: Control de TRIAC con DIAC (Típico regulador de luz de salón)  Carga  R1  A2  R1 = 0 , máxima potencia  R2  R1 = Elevada, mínima  R3  G  potencia  I  G A1  C  TRIAC controlado por DIAC  (Montaje simplificado) 
  18. 18. GTO: (Gate Turn­off)  A  C  G  La especial estructura del  dispositivo permite el apagado por  G  puerta (con un pulso negativo).  Por lo demás es similar al SCR.  C  A  Vista desde abajo G  C  Estructura de un GTO simétrico 
  19. 19. MCT, tiristor controlado por MOS:  ü Puesta en conducción por tensión negativo en puerta  ü Apagado por tensión positiva en puerta.  ü Ganancia elevada de tensión de control  ü Disponibles hasta 1000V y 100A.  Símbolo  ü Potencias medias bajas  A  K  G  NOTA:  Tiene una funcionalidad  similar a la del GTO,  pero gobernado con  tensión
  20. 20. LASCR, Tiristor controlado por luz.  ü Son Tiristores activados por luz  G  ü Utilizados en Alta tensión  ü Frecuencias de conmutación de hasta 2KHz  A  K  ü Tensiones elevadas 6000V y 1500A  NOTA:  Normalmente disponen de conexiones especiales para ser  disparados con fibra óptica. Son interesantes en entornos de  corrientes y tensiones elevadas, permitiendo un elevado aislamiento  entre el circuito de potencia y el de gobierno.
  21. 21. Algunos fabricantes de tiristores TOSHIBA 

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