A tiristor es una unión de cuatro capas 3 p-n-p-n semiconductor dispositivo que consiste en al menos tres uniones p-nfuncionando como un interruptor eléctrico para operaciones de alta potencia. Tiene tres terminales básicos, a saber, el ánodo, el cátodo y la puerta montados en las capas semiconductoras del dispositivo. El diagrama simbólico y el diagrama de circuito básico para determinar la características del tiristor se muestra en la siguiente figura,
Características V-I de un Tiristor
En el diagrama de circuito de arriba podemos ver que el ánodo y el cátodo están conectados al suministro voltaje a través de la carga. Otro suministro secundario Es se aplica entre la puerta y el terminal catódico que suministra la corriente positiva de la puerta cuando el interruptor S está cerrado.
Al dar el suministro, obtenemos la información necesaria… Características V-I de un tiristor muestran en la siguiente figura para el voltaje de ánodo a cátodo Vay la corriente anódica Ia como podemos ver en el diagrama de circuitos. Un estudio detallado de las características revela que el tiristor tiene tres modos básicos de funcionamiento, a saber, el modo de bloqueo en reversa, el modo de bloqueo en reversa (fuera de estado) y el modo de conducción en reversa (en estado). Los cuales se discuten con gran detalle a continuación, para comprender el características de un tiristor.
Modo de bloqueo inverso del tiristor
Inicialmente para el modo de bloqueo inverso del tiristorel cátodo se hace positivo con respecto al ánodo al suministrar el voltaje E y la puerta al cátodo suministra el voltaje Es se separa inicialmente manteniendo el interruptor S abierto. Para entender este modo debemos mirar en el cuarto cuadrante donde el tiristor está sesgado al revés.
Aquí los cruces J1 y J3 están sesgadas al revés mientras que la unión J2 está sesgada hacia adelante. El comportamiento del tiristor aquí es similar al de dos diodos conectados en serie con voltaje inverso aplicado a través de ellos. Como resultado, sólo una pequeña fuga actual del orden de unos pocos flujos de amperios.
Este es el modo de bloqueo inverso o el fuera de estado, del tiristor. Si el voltaje inverso se incrementa ahora, entonces a un voltaje particular, conocido como el voltaje de avería crítica VBRuna avalancha ocurre en J1 y J3 y la corriente inversa aumenta rápidamente. Una gran corriente asociada con VBR da lugar a más pérdidas en el SCR, lo que resulta en un calentamiento. Esto puede provocar daños en el tiristor, ya que la temperatura de la unión puede superar su aumento de temperatura permitido. Por lo tanto, debe garantizarse que la máxima tensión inversa de trabajo a través de un tiristor no excede de VBR. Cuando el voltaje inverso aplicado a través de un tiristor es menor que VBRel dispositivo ofrece una impedancia muy alta en la dirección inversa. Por lo tanto, el SCR en el modo de bloqueo inverso puede ser tratado como un circuito abierto.
Modo de bloqueo de avance
Ahora considerando que el ánodo es positivo con respecto al cátodo, con la puerta abierta. Se dice que el tiristor está ahora sesgado hacia adelante como se muestra en la figura de abajo.
Como podemos ver los cruces J1 y J3son ahora hacia adelante sesgadas pero la unión J2 entra en una condición de sesgo inverso. En este modo particular, se permite que fluya inicialmente una pequeña corriente, llamada corriente de fuga hacia adelante, como se muestra en el diagrama de características del tiristor. Ahora, si seguimos incrementando el voltaje del ánodo hacia delante hasta el del cátodo.
En este modo particular, el tiristor conduce las corrientes de un ánodo a un cátodo con un muy pequeño Caída de tensión a través de ella. Un tiristor es llevado del modo de bloqueo hacia adelante al modo de conducción hacia adelante, encendiéndolo al exceder la ruptura hacia adelante sobre el voltaje o aplicando un pulso de puerta entre la puerta y el cátodo. En este modo, el tiristor está en estado de encendido y se comporta como un interruptor cerrado. La caída de tensión a través del tiristor en el estado de encendido es del orden de 1 a 2 V, dependiendo de un cierto punto, entonces la unión de polarización inversa J2 tendrá un Desglose de la avalancha a un voltaje llamado ruptura hacia adelante sobre el voltaje VB0 del tiristor. Pero, si mantenemos el voltaje de avance menos de VBOpodemos ver por las características del tiristor, que el dispositivo ofrece una alta impedancia. Así que incluso aquí el tiristor funciona como un interruptor abierto durante el modo de bloqueo hacia adelante.
Modo de conducción hacia adelante
Cuando el voltaje de avance del ánodo al cátodo se incrementa, con el circuito de la puerta abierta, la unión inversa J2 tendrá una ruptura de avalancha en la ruptura hacia adelante sobre el voltaje VBO …que lleva a que el tiristor se encienda. Una vez que el tiristor está encendido, como podemos ver en el diagrama de características del tiristorque el punto M se desplaza a la vez hacia N y luego en cualquier lugar entre N y K. Aquí NK representa el modo de conducción hacia adelante del tiristor. En este modo de funcionamiento, el tiristor conduce la máxima corriente con la mínima caída de tensión, esto se conoce como la conducción hacia adelante o el modo de encendido del tiristor.
