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MATERIAL DIDACTICO ESCRITO 4 TIRISTOR ¿Qué es un Tiristor?, Transcripciones de Electrónica de Potencia

Un tiristor es un componente electrónico que conduce la corriente eléctrica en un solo sentido (como un diodo) y que además para que conduzca en ese sentido tiene que ser activado con una pequeña corriente eléctrica (como un transistor). Podemos decir que es un interruptor que se activa (abre o cierra) eléctricamente, pero a diferencia del transistor, se puede utilizar con grandes corrientes (grandes potencias) de salida.

Tipo: Transcripciones

2020/2021

Subido el 15/09/2021

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william-coronado-1 🇵🇪

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MATERIAL DIDACTICO ESCRITO 4
TIRISTOR
¿Qué es un Tiristor?
Un tiristor es un componente electrónico que conduce lacorriente eléctricaen un solo sentido (como
undiodo) y que además para que conduzca en ese sentido tiene que ser activado con una pequeña
corriente eléctrica (como un transistor). Podemos decir que es un interruptor que se activa (abre o
cierra) eléctricamente, pero a diferencia deltransistor,se puede utilizar con grandes corrientes
(grandes potencias) de salida.
Se dice que los tiristores son biestables (porque tienen dos posiciones) y unidireccionales (porque
conducen en una sola dirección)
Aplicaciones:
- Rectificación: consiste en usar la propiedad de funcionamiento unidireccional del dispositivo, el cual
realiza entonces la función de un diodo
- Interrupción de corriente: usado como interruptor, el tiristor puede reemplazar a los contactores mecánicos
- Regulación: la posibilidad de ajustar el momento preciso de cebado permite emplear el tiristor para gobernar
la potencia o la corriente media de salida
- Amplificación: puesto que la corriente de mando puede ser muy débil en comparación con la corriente
principal, se produce un fenómeno de amplificación en corriente o en potencia.
Símbolo del Tiristor y las tres uniones
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MATERIAL DIDACTICO ESCRITO 4

TIRISTOR

¿Qué es un Tiristor?

Un tiristor es un componente electrónico que conduce la corriente eléctrica en un solo sentido (como

un diodo) y que además para que conduzca en ese sentido tiene que ser activado con una pequeña

corriente eléctrica (como un transistor). Podemos decir que es un interruptor que se activa (abre o

cierra) eléctricamente, pero a diferencia del transistor, se puede utilizar con grandes corrientes

(grandes potencias) de salida.

Se dice que los tiristores son biestables (porque tienen dos posiciones) y unidireccionales (porque

conducen en una sola dirección)

Aplicaciones:

  • Rectificación: consiste en usar la propiedad de funcionamiento unidireccional del dispositivo, el cual realiza entonces la función de un diodo
  • Interrupción de corriente: usado como interruptor, el tiristor puede reemplazar a los contactores mecánicos
  • Regulación: la posibilidad de ajustar el momento preciso de cebado permite emplear el tiristor para gobernar la potencia o la corriente media de salida
  • Amplificación: puesto que la corriente de mando puede ser muy débil en comparación con la corriente principal, se produce un fenómeno de amplificación en corriente o en potencia. Símbolo del Tiristor y las tres uniones

Cuando el voltaje del anodo se hace positivo con respecto al del catodo, las uniones J1 y J tienen polarización directa.La unión J2 tiene polarización inversa, y solo pasa una pequeña corriente de fuga de anodo a catodo. En este caso, se dice que el tiristor esta en la condición de bloqueo directo o en estado apagado, y la corriente de fuga se llama corriente en estado apagado, ID. Si aumenta el voltaje de anodo a catodo hasta un valor suficientemente grande, se daña en forma permanente la unión J2. A esto se llama ruptura por avalancha, y el voltaje correspondiente se llama VBO, voltaje de avalancha directo. Entonces, el dispositivo está en estado conductor, o estado encendido.(No desable) Curva Caracteristica del Tiristor

Activación del tiristor Un tiristor se enciende, aumentando la corriente anódica. Esto se hace de una de las siguientes maneras.

  • Térmica: La temperatura elevada puede dispararlo por aumento de la corriente inversa de fuga de un transistor.
  • Luz: Si la luz incide sobre la juntura, aumentan los pares electrón-hueco. Ej. fototiristor.
  • Alto voltaje: Si VAK > VBO el tiristor se enciende, pero es destructivo.
  • dv/dt: Si VAK aumenta rápidamente, la corriente de carga de las uniones capacitivas puede bastar para activar el tiristor.(no deseable)
  • IG: con IG > 0 y una tensión VAK < VBO el tiristor se enciende. Tipos de tiristores
  • Tiristores controlados por fase (o SCR)
  • Tiristores bidireccionales controlados por fase (BCT)
  • Tiristores de conmutación rápida (o SCR)
  • Rectificadores controlados de silicio fotoactivados (LASCR)
  • Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC)
  • Tiristores de conducción en sentido inverso (RCT)
  • Tiristores apagados por compuerta (GTO)
  • Tiristores controlados por FET ( FET-CTH)
  • Tiristores de apagado por MOS (MTO)
  • Tiristores de apagado (control) por emisor (ETO)
  • Tiristores conmutados por compuerta integrada (IGCT)
  • Tiristores controlados por MOS (MCT) -Tiristores de inducción estática (SITH).

Ej Tiristor BT151-500R , en el datasheet encontramos sus características eléctricas 1 K cathode 2 A anode 3 G gate mb mb anode ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (Ta=25℃) VDRM Repetitive peak off-state voltaje 500 V VRRM Repetitive peak reverse voltaje 500 V IT(AV) Average on-stage current 7.5 A IT(RMS) RMS on-state current 12 A PGM Peak gate power dissipation 5 W PG(AV) Average gate power dissipation 0.5 W ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TC=25℃ unless otherwise specified) IGT Gate-trigger current 15 mA Max. VGT Gate-trigger voltaje 1.5 V Max. IH Holding current 20 mA Max. IL latching current 40 mA Max. VT on-state voltaje 1.75 V Max. Circuitos básicos de disparo

a) Disparo por corriente continua

Ejemplo:

cuando el voltaje de alimentación pase a positivo

- En algunos casos se inserta un diodo en serie con la compuerta para protección de la unión

compuerta-cátodo, contra voltajes inversos altos

- Con R2 controlamos el ángulo de disparo

- R1 protege a la puerta de sobrecorrientes y determina el mínimo ángulo de disparo

- Angulo de disparo a° solo desde 0° a 90°

- Para Vin negativo, realmente no hay corriente negativa de puerta (curva IG idealizada)

- RL casi siempre es menor de 100Ω

Ejemplo 1: ¿Qué voltaje se requiere en el punto x para disparar el SCR?

Dato: Para el 2N3669, IGT= 20mA, VGK= 0.7v

Sol. Vx= (20mA)(150Ω) + 0.7v = 3.7v

Ejemplo 2: Si Vin = 115Vrms, IGT= 15mA y R1=3KΩ. Se pretende que el retardo de disparo sea de

90°. ¿A qué valor se debe ajustar R2?

Sol. A 90° el voltaje Vin instantáneo es: (115v) ( √^^2 ¿^ = 162 Aprox.

Si VRL y VGK son despreciables, entonces la resistencia total en la terminal de la compuerta

será: (162v/15mA) = 10.8KΩ Por tanto R2= 10.8 KΩ - 3 KΩ = 7.8 KΩ

d) Capacitores para retardar el disparo

- El ángulo de disparo se puede ajustar más allá de los 90°

- Cuando Vin es negativo, carga negativamente al capacitor en la placa superior y positivamente

en la inferior. Cuando Vin es positivo, tiende a cargar al condensador a positivo en la placa

superior, con cierto retraso hasta eliminar las cargas negativas de la placa superior del

capacitor

- Cuanto mayor sea la resistencia R2, mas tardará el capacitor en cargar positivamente la placa

superior y tiristor más en dispararse

Otros circuitos:

(a) Al colocar R3, requiere que el capacitor se cargue más alto que 0.6v para disparar al tiristor

(b) Red RC doble

el voltaje retardado a través de C1 se utiliza para cargar a C2, lo que da como resultado un retraso

aún mayor en la acumulación del voltaje de compuerta.

Los capacitores C, C1 y C2 por lo general caen en el rango de 0.01 a 1uf.

Aproximación: Cuando f = 60Hz ca. La constante de tiempo RC debe caer en el rango de 1-30ms.

Para el circuito (a), el producto (R1+R2)C debe caer en el rango de 1x10-3^ a 30x10-^.

Para el circuito (b), (R1+R2)C1 debe caer en algún lugar dentro de tal rango, y del mismo modo

(R3)(C2).

Ejemplo:

Para la figura (b), si C1=0.068uf y C2= 0.033uf, aproxime los tamaños de R1, R2 y R3 para

proporcionar un rango amplio de ajuste de disparo.

Bibliografia : - Electrónica de Potencia- Muhammad Rashid

  • https://www.areatecnologia.com/ Electronica/tiristor.html
  • Electrónica Industrial Moderna: Timothy J. Maloney
  • Datasheet ……………. LRH.