Introduccion
Un tiristor es un dispositivo semiconductor que consta de cuatro capas similares a las de un diodo, es decir, con estructura pn. Tiene tres uniones, una pn, otra np, y otra pn. As铆 tambi茅n tres terminales (谩nodo, c谩todo, compuerta).
Los tiristores son uno de los tipos m谩s importantes de dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electr贸nicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los Tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores pr谩cticos exhiben ciertas caracter铆sticas y limitaciones.
S铆mbolo del tiristor y tres uniones pn
distintos tipos de tiristores
Funcionamiento
Cuando el voltaje del 谩nodo se hace positivo con respecto al del c谩todo, existe una corriente entre j1 y j3, es decir, tiene una polarizaci贸n directa. J2 est谩 en inversa y tiene una peque帽a corriente del 谩nodo al c谩todo. Se puede decir entonces que el tiristor est谩 en bloqueo directo y se llama a la corriente de j2 “ corriente de estado inactivo (id)”.
Ahora, si el voltaje 谩nodo-c谩todo (vak) se incrementa a un valor grande la uni贸n j2, inversamente polarizada estar谩 en ruptura. Esto se denomina ruptura por avalancha y el voltaje se llama voltaje de ruptura directo (vbo).
Dado que las uniones j1 y j3 est谩n en directa los portadores tendr谩n un movimiento libre a trav茅s de las 3 uniones, lo que provocar谩 una gran corriente directa del 谩nodo. Entonces el dispositivo est谩 activado. En el estado activo la corriente del 谩nodo es limitada por una impedancia o una resistencia externa (RL).
Existe una corriente conocida como corriente de enganche (IL), que a fin de mantener un flujo de portadores debe ser menor a la corriente del 谩nodo. De otra manera al reducirse el voltaje del 谩nodo al c谩todo el tiristor se bloquear谩. IL es la corriente del 谩nodo m铆nima que se requiere para mantener el tiristor en estado de conducci贸n luego de ser activado y ser retirada la se帽al en la compuerta.
Luego de que el dispositivo est谩 activado ya no hay control sobre el mismo, ya que el tiristor no consta de una capa de agotamiento debida a movimientos libres de portadores en la uni贸n j2. Si se reduce la corriente directa del 谩nodo a un nivel menor de la corriente de mantenimiento (IH), se genera una regi贸n de agotamiento alrededor de j2; entonces se lograr谩 un bloqueo. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de enganche, es decir, es la corriente de 谩nodo m铆nima para mantener el dispositivo en r茅gimen permanente.
Para que la uni贸n j2 este en directa y j1y j3 en inversa el voltaje del c谩todo debe ser positivo con respecto al 谩nodo. En este estado estar谩 en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga inversa denominada corriente inversa (Ir) fluir谩 a trav茅s del dispositivo.
Si se activa aumentando el voltaje directo de vak mas all谩 de vbo el tiristor puede quedar destruido. En la practica el voltaje directo debe estar por debajo de vbo y el tiristor se activa mediante la aplicaci贸n de un voltaje positivo entre la compuerta y el c谩todo. Cuando el tiristor est谩 activado gracias a una se帽al de compuerta y una vez que la corriente del 谩nodo es mayor que la de mantenimiento, el dispositivo conduce, debido a una retroalimentaci贸n positiva, aun si se elimina la se帽al de compuerta.
Activaci贸n del tiristor
Los tiristores pueden activarse, o sea incrementar su corriente de 谩nodo, por diversas
formas:
Acci贸n t茅rmica
Si la temperatura del tiristor es alta, se incrementan las corrientes ICBO1 y ICBO2 por generaci贸n de portadores minoritarios (electr贸n-huecos), aumentando los valores de 谩 1 y 谩 2. Cuando 谩 1 +谩 2 = 1, por acci贸n regenerativa el tiristor se activa.
En consecuencia es necesario limitar la temperatura m谩xima de funcionamiento para
evitar esta condici贸n no deseada. Los fabricantes suministran los valores m谩ximos de
temperatura de funcionamiento.
Accion de la luz
Si se permite que la luz llegue a las junturas del tiristor (J2), aumentaran los portadores minoritarios electr贸n-huecos, aumentando las corrientes = ICBO1 y ICBO2 , hasta provocar la activaci贸n. Este mecanismo se utiliza para activar tiristores que trabajan en convertidores para alta tensi贸n, utilizando fibras 贸pticas para
su activaci贸n y aislamiento el茅ctrico del circuito generador de los pulsos de disparo.
(Tiristores activados por luz LASCR).
Aumento de la tensi贸n aplicada
Si la tensi贸n directa aplicada Vac (谩nodo-c谩todo) resulta mayor que VBO, (tensi贸n m谩xima de bloqueo directo), por efecto “avalancha”, aumenta ICBO1 y ICBO2 hasta la activaci贸n por acci贸n regenerativa, con probabilidad de
destrucci贸n. Esto limita la m谩xima tensi贸n directa aplicada.
Variaci贸n de la tensi贸n aplicada (dv/dt)
Esta acci贸n produce un aumento de las corrientes capacitivas de las junturas del tiristor, suficientes para activarlo. Un valor alto de estas corrientes, puede ser destructivo. Los fabricantes establecen los l铆mites de dv/dt
que pueden soportar los tiristores.
Acci贸n del transistor Q2 貌 por corriente de compuerta
Es el m茅todo normal para activarlo; se logra aplicando un voltaje positivo a la compuerta respecto al c谩todo, que
provocara la circulaci贸n de la corriente “IGP”, dando lugar a la acci贸n regenerativa interna en el tiristor . La activaci贸n para el “SCR” se logra con voltajes de bloqueo directo (谩nodo positivo respecto al c谩todo)


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