Tiristores: Eletrônica de Potência

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Tiristores
Electrónica de Potencia
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Introducción
Definición: El tiristor (SCR, Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado 
de Silicio), es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones 
PN con la disposición PNPN. Está formado por tres terminales, llamados Anodo, 
Cátodo y Puerta. El instante de conmutación, puede ser controlado con toda 
precisión actuando sobre el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, 
conmutador casi ideal y rectificador. 
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La característica real V – I del tiristor está representada
en la figura:
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POR EJEMPLO SIENDO:
VDRM:
VDSM:
VDWM:
VRRM:
VRSM:
VRWM:
VD :
VR :
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Conducción
Bloqueo directoBloqueo inverso
Estructura 
y caracteristica V-I
En la fabricación se emplean técnicas de difusión 
y crecimiento epitaxial. El material básico es el Si.
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 21
CO2CO1G2
A
1
III
I





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Características estáticas:
Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y 
son los valores máximos que colocan al elemento en en límite de 
sus posibilidades: VRWM, VDRM, VT, ITAV, ITRMS, IR, Tj, IH.
Identifica estos parámetros en la hojas de características de los 
SCR adjuntos
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Características de control:
Determinan la naturaleza del cto de mando que mejor responde a las
condiciones de disparo.
Para la región puerta - cátodo los fabricantes definen entre otras las siguientes
características: VGFM, VGRM, IGM, PGM, PGAV, VGT, VGNT (VGD), IGT, IGNT (IGD)
VGNT (VGD) e IGNT (IGD) que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los
cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de
dispararse de modo indeseado.
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Características de control
Dentro de esta zona encontramos una 
parte en la cual el disparo resulta 
inseguro Esta corriente mínima 
disminuye al aumentar la temperatura:
GM
G(AV)
P
P

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Observar las curvas y parámetros de puerta de las 
hojas de características adjuntas( SKT10 de Semikron)
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Angulo de Conducción
La corriente y la tensión
media de un tiristor variarán
en función del instante en
el que se produzca el
disparo, es decir, todo va a
depender del ángulo de
conducción. La potencia
entregada y la potencia
consumida por el dispositivo,
también dependerán de él:
cuanto mayor sea éste,
mayor potencia tendremos a
la salida del tiristor
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Para que, una vez disparado, se mantenga en la zona de conducción
deberá circular una corriente mínima de valor IH, marcando el paso del
estado de conducción al estado de bloqueo directo.
Los distintos métodos de disparo de los tiristores son:
7.6.1.- Por puerta.
7.6.2.- Por módulo de tensión. (V)
7.6.3.- Por gradiente de tensión (dV/dt)
7.6.4.- Disparo por radiación. 
7.6.5.- Disparo por temperatura.
El modo usado es el disparo por puerta. Los disparos por módulo y gradiente de 
tensión son modos no deseados.
Métodos de disparo:
Para que se produzca el cebado de un tiristor, la unión ánodo - cátodo debe 
estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un 
tiempo suficientemente largo como para permitir que el tiristor alcance un 
valor de corriente de ánodo mayor que IL, corriente necesaria para permitir 
que el SCR comience a conducir.
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Características de 
conmutación:
Los tiristores necesitan un
tiempo para pasar de
bloqueo a conducción y
viceversa.
A.- Tiempo de Encendido
(tON)
El tiempo de encendido (paso
de corte a conducción) tON, lo
dividimos en dos partes:
A1.- Tiempo de retardo. (td)
A2.- Tiempo de subida. (tr)
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B.- Tiempo de Apagado (tOFF)
Es el tiempo de paso conducción a corte
Dividimos el tiempo de apagado en dos:
B1.- T de recuperación inversa. (trr).
B2.- T de recuperación de puerta. (tgr).
grrroff ttt  qt
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Características de conmutación:
Es aconsejable tratar de indentificar 
los parámetros de conmutación en las 
hojas de características
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La extinción del tiristor se producirá por dos motivos: Por
reducción de la corriente de ánodo por debajo de la corriente
de mantenimiento y por anulación de la corriente de ánodo.
Parámetros que influyen sobre toff:
 Corriente en conducción (IT). 
 Tensión inversa (VR).
 Velocidad de caída de la corriente de ánodo dI/dt.
 Pendiente de tensión dVD/dt. 
 Temperatura de la unión Tj o del contenedor Tc. 
 Condiciones de puerta.
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En ctos donde el valor de dV/dt sea superior al valor dado por el 
fabricante, se pueden utilizar ctos supresores de transitorios. Se 
conectan en bornes de la alimentacion, en paralelo con el 
semiconductor o en paralelo con la carga.
Una solución muy utilizada en la práctica es conectar en paralelo con
el tiristor un cto RC (Red SNUBBER), para evitar variaciones bruscas
de tensión en los extremos del semiconductor:
Limitaciones del tiristor
Las más importantes son debidas a:
Frecuencia de funcionamiento.
Sobretensiones y pendiente de tensión (dV/dt).
Pendiente de intensidad (dI/dt).
Temperatura.
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Limitaciones del tiristor
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Limitaciones del tiristor: frecuencia
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MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN:
A.- Método de la constante de tiempo (más utilizado).
B.- Método resonante.
A.- Método de la constante de tiempo
Con éste método tratamos de buscar el valor mínimo de la constante de
tiempo () de la dV/dt del dispositivo. Para ello, nos basamos en la figura:
min
DRM
dt
dV
V0.63








LR
C


  KII
V
R
LTSM
Amáx


K= F de seguridad. (0.4 ... 0.1)
C
dt
dI
V
R Amáxmin







La misión de la resistencia calculada es proteger al SCR cuando se produce la 
descarga instantánea del condensador al inicio de la conducción.
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Limitaciones de la pendiente de intensidad (dI/dt)
Una variación rápida de la intensidad puede dar lugar a una
destrucción del tiristor.(creación de puntos calientes)
Un procedimiento posible es añadir una inductancia L para conseguir que la
pendiente de la intensidad (dI/dt) no sobrepase el valor especificado en las
características del estado de conmutación.











L
tR
A e1
R
V
I
máx
A
dt
dI
V
L 
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Extinción del tiristor. Tipos de conmutación.
Entenderemos por extinción, el proceso mediante el cual, obligaremos al tiristor que
estaba en conducción a pasar a corte. En el momento en que un tiristor empieza a
conducir, perdemos completamente el control sobre el mismo.
Conmutación Natural
-a.-) Libre
-b.-) Asistida
Conmutación Forzada
-a.-) Por contacto mecánico
-b.-) Por cto resonante
-Serie
-Paralelo
-c.-) Por carga de condensador
-d.-) Por tiristor auxiliar
intensidad por el tiristor 
se anula por si misma
Secuencia lógica de la 
fuente primaria
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Conmutación forzada.
Para provocar la conmutación del tiristor, será necesarioanular la
corriente anódica durante un tiempo suficiente para que el tiristor pueda
pasar a corte. Este intervalo de tiempo tiene una gran importancia, puesto
que si su duración es inferior a un valor determinado por toff (valor intrínseco
al tiristor utilizado) no tendrá lugar la conmutación del dispositivo.
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TRIAC GTO ZTO FOTOTIRISTORES SITH ASCR MCT
TRIAC Dispositivo de tres terminales con capacidad de 
controlar el paso de corriente en ambas direcciones 
(dispositivo bidireccional), muy utilizado en la 
regulación de corriente alterna.