- ¿En qué se diferencia el tiristor del MOSFET?
- ¿En qué se diferencia el tiristor del transistor?
- VI Características del tiristor o SCR
- Métodos de activación de SCR o tiristor
- Disparo de voltaje directo:
- Activación de puerta:
- Activación de dv / dt:
- Activación por temperatura:
- Activación de luz:
En general, los tiristores también son dispositivos de conmutación similares a los transistores. Como ya comentamos, los transistores son el diminuto componente electrónico que cambió el mundo, hoy los podemos encontrar en todos los dispositivos electrónicos como televisores, móviles, laptops, calculadoras, auriculares etc. Son adaptables y versátiles, pero eso no significa que Se pueden usar en todas las aplicaciones, podemos usarlos como dispositivos de amplificación y conmutación, pero no pueden manejar una corriente más alta, también un transistor requiere una corriente de conmutación continua. Entonces, para todos estos problemas y para superar estos problemas, usamos tiristores.
Generalmente, SCR y Tiristor se usan indistintamente, pero SCR es una especie de Tiristor. El tiristor incluye muchos tipos de interruptores, algunos de ellos son SCR (rectificador controlado por silicio), GTO (apagado de puerta) e IGBT (transistor bipolar controlado por puerta aislada), etc. Pero SCR es el dispositivo más utilizado, por lo que la palabra tiristor se convierte en también para SCR. Simplemente, SCR es una especie de tiristor .
SCR o Tiristor es un dispositivo de conmutación semiconductor de cuatro capas y tres uniones. Tiene tres terminales ánodo, cátodo y compuerta. El tiristor también es un dispositivo unidireccional como un diodo, lo que significa que fluye corriente solo en una dirección. Consta de tres uniones PN en serie, ya que es de cuatro capas. Terminal de puerta que se utiliza para activar el SCR al proporcionar un pequeño voltaje a este terminal, que también llamamos método de activación de puerta para encender el SCR.
¿En qué se diferencia el tiristor del MOSFET?
El tiristor y el MOSFET son interruptores eléctricos y se utilizan con mayor frecuencia. La diferencia básica entre ambos es que los interruptores MOSFET son dispositivos controlados por voltaje y solo pueden cambiar la corriente CC, mientras que los interruptores de tiristores son dispositivos controlados por corriente y pueden cambiar la corriente CC y CA.
Hay algunas diferencias más entre el tiristor y el MOSFET que se muestran a continuación en la tabla:
| Propiedad | Tiristor | MOSFET |
| Escapes térmicos | si | No |
| Sensibilidad a la temperatura | Menos | alto |
| Tipo | Dispositivo de alta corriente de alto voltaje | Dispositivo de corriente media de alto voltaje |
|
Apagando |
Se requiere un circuito de conmutación separado |
No requerido |
|
Encendiendo |
Se requiere un solo pulso |
No se requiere suministro continuo excepto durante el encendido y apagado |
|
Velocidad de conmutación |
bajo |
alto |
|
Impedancia de entrada resistiva |
bajo |
alto |
|
Controlador |
Dispositivo controlado por corriente |
Dispositivo controlado por voltaje |
¿En qué se diferencia el tiristor del transistor?
Tanto el tiristor como el transistor son interruptores eléctricos, pero la capacidad de manejo de potencia de los tiristores es mucho mejor que la del transistor. Debido a que el tiristor tiene una alta calificación, expresada en kilovatios, mientras que la potencia del transistor se encuentra en vatios. Un tiristor se toma como un par cerrado de transistores en el análisis. La principal diferencia entre el transistor y el tiristor es que el transistor necesita un suministro de conmutación continuo para permanecer encendido, pero en el caso del tiristor, necesitamos activarlo solo una vez y permanece encendido. Para aplicaciones como el circuito de alarma que deben activarse una vez y permanecer ENCENDIDO para siempre, no se puede usar transistor. Entonces, para superar estos problemas usamos Tiristor.
Hay algunas diferencias más entre el tiristor y el transistor que se muestran a continuación en la tabla:
|
Propiedad |
Tiristor |
Transistor |
|
Capa |
Cuatro capas |
Tres capas |
|
Terminales |
Ánodo, cátodo y puerta |
Emisor, colector y base |
|
Operación sobre voltaje y corriente |
Mayor |
Más bajo que el tiristor |
|
Encendiendo |
Solo requiere un pulso de puerta para encenderse |
Suministro continuo requerido de la corriente de control |
|
Pérdida de energía interna |
Más bajo que el transistor |
mayor |
VI Características del tiristor o SCR
El circuito básico para obtener las características del Tiristor VI se da a continuación, el ánodo y el cátodo del Tiristor están conectados al suministro principal a través de la carga. La puerta y el cátodo del tiristor se alimentan desde una fuente Es, que se utiliza para proporcionar corriente de puerta desde la puerta hasta el cátodo.
Según el diagrama de características, hay tres modos básicos de SCR: modo de bloqueo inverso, modo de bloqueo directo y modo de conducción directa.
Modo de bloqueo inverso:
En este modo, el cátodo se vuelve positivo con respecto al ánodo con el interruptor S abierto. La unión J1 y J3 están polarizadas inversamente y J2 está polarizada hacia adelante. Cuando se aplica voltaje inverso a través del tiristor (debe ser menor que V BR), el dispositivo ofrece una alta impedancia en la dirección inversa. Por lo tanto, el tiristor se trata como un interruptor abierto en el modo de bloqueo inverso. V BR es el voltaje de ruptura inversa donde ocurre la avalancha, si el voltaje excede V BR puede causar daños al tiristor.
Modo de bloqueo hacia adelante:
Cuando el ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, con el interruptor de puerta abierto. Se dice que el tiristor está polarizado hacia adelante, las uniones J1 y J3 están polarizadas hacia adelante y J2 está polarizado hacia atrás, como puede ver en la figura. En este modo, una pequeña corriente fluye llamada corriente de fuga directa, ya que la corriente de fuga directa es pequeña y no es suficiente para activar el SCR. Por lo tanto, SCR se trata como un interruptor abierto incluso en el modo de bloqueo directo.
Modo de conducción hacia adelante:
A medida que aumenta el voltaje directo y el circuito de la puerta permanece abierto, se produce una avalancha en la unión J2 y el SCR entra en modo de conducción. Podemos encender el SCR en cualquier momento dando un pulso de puerta positivo entre la puerta y el cátodo o mediante un voltaje de ruptura directo a través del ánodo y el cátodo del tiristor.
Métodos de activación de SCR o tiristor
Hay muchos métodos para activar el SCR como:
- Disparo de voltaje directo
- Activación de puerta
- activación de dv / dt
- Disparo por temperatura
- Activación de luz
Disparo de voltaje directo:
Al aplicar voltaje directo entre el ánodo y el cátodo, manteniendo abierto el circuito de la puerta, la unión J2 tiene polarización inversa. Como resultado, la formación de una capa de agotamiento ocurre a través de J2. A medida que aumenta el voltaje directo, llega una etapa en la que la capa de agotamiento desaparece y se dice que J2 tiene Avalanche Breakdown. Por lo tanto, el tiristor entra en estado de conducción. La tensión a la que se produce la avalancha se denomina tensión de ruptura directa V BO.
Activación de puerta:
Es una de las formas más comunes, confiables y eficientes de encender el tiristor o SCR. En la activación de la puerta, para encender un SCR, se aplica un voltaje positivo entre la puerta y el cátodo, lo que da lugar a la corriente de la puerta y la carga se inyecta en la capa P interna y se produce la ruptura directa. Cuanto mayor sea la corriente de la puerta, disminuirá la tensión de ruptura directa.
Como se muestra en la figura, hay tres uniones en un SCR,. Al utilizar el método de activación de la puerta, a medida que se aplica el pulso de la puerta, la unión J2 se rompe, la unión J1 y J2 se polariza hacia adelante o el SCR entra en estado de conducción. Por lo tanto, permite que la corriente fluya a través del ánodo al cátodo.
Según el modelo de dos transistores, cuando el ánodo se hace positivo con respecto al cátodo. La corriente no fluirá a través del ánodo al cátodo hasta que se active la clavija de la puerta. Cuando la corriente fluye hacia el pin de la puerta, enciende el transistor inferior. Como conductor del transistor inferior, enciende el transistor superior. Esta es una retroalimentación positiva interna amable, por lo que al proporcionar un pulso en la puerta por una vez, hizo que el tiristor se mantuviera encendido. Cuando ambos transistores se encienden, la corriente comienza a conducir a través del ánodo al cátodo. Este estado se conoce como conducción directa y así es como un transistor se "engancha" o permanece encendido permanentemente. Para apagar el SCR, no puede apagarlo simplemente eliminando la corriente de la puerta, en este estado el tiristor se independiza de la corriente de la puerta. Entonces, para APAGAR tiene que hacer el circuito de APAGADO.
Activación de dv / dt:
En la unión polarizada inversa J2 adquiere la característica como un condensador debido a la presencia de carga a través de la unión, significa que la unión J2 se comporta como una capacitancia. Si el voltaje directo se aplica repentinamente, una corriente de carga a través de la capacitancia de unión Cj conduce a encender el SCR.
La corriente de carga i C viene dada por;
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (donde Va es el voltaje directo que aparece a través de la unión J2) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) ya que la capacitancia de la unión es casi constante, dCj / dt es cero, entonces i C = Cj dVa / dt
Por lo tanto, si la tasa de aumento de la tensión directa dVa / dt es alta, la corriente de carga i C sería mayor. Aquí, la corriente de carga juega el papel de la corriente de la puerta para encender el SCR incluso si la señal de la puerta es cero.
Activación por temperatura:
Cuando el tiristor está en modo de bloqueo directo, la mayor parte del voltaje aplicado se acumula sobre la unión J2, este voltaje está asociado con alguna corriente de fuga. Lo que aumenta la temperatura de la unión J2. Entonces, con el aumento de temperatura, la capa de agotamiento disminuye y, a una temperatura alta (dentro del límite seguro), la capa de agotamiento se rompe y el SCR pasa al estado ON.
Activación de luz:
Para activar un SCR con luz, se hace un hueco (o hueco) en la capa p interna como se muestra en la figura siguiente. El haz de luz de una determinada longitud de onda es dirigido por fibras ópticas para irradiación. Como, la intensidad de la luz excede un cierto valor, SCR se enciende. Este tipo de SCR se denomina SCR activado por luz (LASCR). A veces, estos SCR se activan utilizando una combinación de fuente de luz y señal de puerta. Se requiere una corriente de puerta alta y una intensidad de luz más baja para encender el SCR.
LASCR o SCR activado por luz se utilizan en el sistema de transmisión HVDC (corriente continua de alto voltaje).
