- En què es diferencia Tiristor de MOSFET?
- En què es diferencia el tiristor del transistor?
- VI Característiques del Tiristor o SCR
- Mètodes de desencadenament de SCR o Tiristor
- Activació de la tensió directa:
- Activació de la porta:
- Activació de dv / dt:
- Activació de la temperatura:
- Activació de la llum:
En general, els tiristor també són dispositius de commutació similars als transistors. Com ja hem comentat, els transistors són el petit component electrònic que va canviar el món, avui en dia els podem trobar a tots els dispositius electrònics com televisors, mòbils, ordinadors portàtils, calculadores, auriculars, etc. Són adaptables i versàtils, però no vol dir que es poden utilitzar en totes les aplicacions, les podem utilitzar com a dispositiu d'amplificació i commutació, però no poden manejar corrent superior, també un transistor requereix un corrent de commutació continu. Per tant, per a tots aquests problemes i per superar aquests problemes, fem servir Tiristors.
En general, SCR i Tiristor s'utilitzen indistintament, però SCR és una mena de Tiristor. El Tiristor inclou molts tipus d’interruptors, alguns d’ells són SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) i IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor), etc. Però SCR és el dispositiu més utilitzat, de manera que la paraula sinònim de SCR. Simplement, SCR és una mena de tiristor .
SCR o Tiristor és un dispositiu de commutació de semiconductors de quatre capes i tres unions. Té tres terminals ànode, càtode i porta. El tiristor també és un dispositiu unidireccional com un díode, el que significa que flueix corrent només en una direcció. Consta de tres unions PN en sèrie, ja que és de quatre capes. Terminal de porta utilitzat per activar el SCR proporcionant una petita tensió a aquest terminal, que també anomenem mètode de desencadenament de porta per activar el SCR.
En què es diferencia Tiristor de MOSFET?
El tiristor i el MOSFET són interruptors elèctrics i s’utilitzen amb més freqüència. La diferència bàsica entre tots dos és que els commutadors MOSFET són un dispositiu controlat per tensió i només poden canviar el corrent continu mentre que els interruptors Tiristor són un dispositiu controlat per corrent i poden canviar tant el corrent continu com el corrent altern.
A la taula es mostren algunes diferències més entre Tiristor i MOSFET:
| Propietat | Tiristor | MOSFET |
| Fugida tèrmica | Sí | No |
| Sensibilitat a la temperatura | menys | alt |
| Tipus | Dispositiu d'alta tensió d'alta tensió | Dispositiu de corrent mitjà d'alta tensió |
|
Apagant |
Cal un circuit de commutació separat |
No requerit |
|
Encenent |
Es requereix un pols únic |
No es requereix subministrament continu excepte durant l’encesa i l’apagada |
|
Velocitat de commutació |
baix |
alt |
|
Impedància d’entrada resistiva |
baix |
alt |
|
Controlant |
Dispositiu controlat per corrent |
Dispositiu controlat per tensió |
En què es diferencia el tiristor del transistor?
Ambdós, el tiristor i el transistor són interruptors elèctrics, però la capacitat de maneig dels tiristors és molt millor que el transistor. A causa de tenir una elevada qualificació de tiristor, donada en quilowatts, mentre que la potència del transistor varia en watts. Un Tiristor es pren com un parell tancat de transistors en anàlisi. La principal diferència entre el transistor i el tiristor és que el transistor necessita un subministrament de commutació contínua per mantenir-se engegat, però en cas de tiristor hem de disparar-lo una sola vegada i romandre activat. Per a aplicacions com el circuit d'alarma que necessiten activar-se una vegada i mantenir-se activat per sempre, no es pot utilitzar el transistor. Per tant, per superar aquests problemes, fem servir Tiristor.
A la taula es mostren algunes diferències més entre el Tiristor i el Transistor:
|
Propietat |
Tiristor |
Transistor |
|
Capa |
Quatre capes |
Tres capes |
|
Terminals |
Ànode, càtode i porta |
Emissor, col·leccionista i base |
|
Funcionament sobre tensió i corrent |
Més alt |
Més baix que el tiristor |
|
Encenent |
Només calia un pols de porta per activar-se |
Subministrament continu necessari del corrent de control |
|
Pèrdua interna de potència |
Més baix que el transistor |
més alt |
VI Característiques del Tiristor o SCR
A continuació es mostra el circuit bàsic per obtenir les característiques del Tiristor VI, l’ànode i el càtode del Tiristor estan connectats a l’alimentació principal a través de la càrrega. La porta i el càtode del Tiristor s’alimenten d’una font Es, que s’utilitza per proporcionar corrent de porta des de la porta fins al càtode.
Segons el diagrama característic, hi ha tres modes bàsics de SCR: mode de bloqueig invers, mode de bloqueig cap endavant i mode de conducció cap endavant.
Mode de bloqueig invers:
En aquest mode, el càtode es fa positiu respecte a l’ànode amb l’interruptor S obert. La unió J1 i J3 es polaritzen inversament i J2 es polaritza cap endavant. Quan s’aplica tensió inversa a través del Tiristor (ha de ser inferior a V BR), el dispositiu ofereix una alta impedància en la direcció inversa. Per tant, Tiristor es va tractar com un interruptor obert en el mode de bloqueig invers. V BR és la tensió de ruptura inversa on es produeix l’allau, si la tensió supera V BR, pot causar danys al tiristor.
Mode de bloqueig cap endavant:
Quan l’ànode es fa positiu respecte al càtode, amb l’interruptor de la porta obert. Es diu que el tiristor és esbiaixat cap endavant, les unions J1 i J3 són esbiaixades cap endavant i J2 s’inverteix esbiaixada com es pot veure a la figura. En aquest mode, flueix un corrent petit anomenat corrent de fuita cap endavant, ja que el corrent de fuita cap endavant és petit i no és suficient per activar el SCR. Per tant, SCR es tracta com a interruptor obert fins i tot en mode de bloqueig directe.
Mode de conducció cap endavant:
A mesura que augmenta la tensió directa amb el circuit de la porta obert, es produeix una allau a la unió J2 i el SCR entra en mode de conducció. Podem activar el SCR en qualsevol moment donant un impuls de porta positiu entre la porta i el càtode o mitjançant un voltatge de ruptura cap endavant a través de l’ànode i el càtode del tiristor.
Mètodes de desencadenament de SCR o Tiristor
Hi ha molts mètodes per activar el SCR com:
- Activació de la tensió directa
- Desencadenament de la porta
- desencadenament de dv / dt
- Activació de la temperatura
- Activació de la llum
Activació de la tensió directa:
En aplicar la tensió directa entre ànode i càtode, mantenint el circuit de la porta obert, la unió J2 es polaritza inversament. Com a resultat, la formació de la capa d’esgotament es produeix a través de J2. A mesura que augmenta la tensió directa, arriba una etapa quan la capa d’esgotament s’esvaeix i es diu que J2 té Avalanche Breakdown. Per tant, el Tiristor es troba en estat de conducció. La tensió a la qual es produeix l’allau s’anomena tensió de ruptura directa V BO.
Activació de la porta:
És una de les maneres més habituals, fiables i eficients d’encendre el tiristor o SCR. En l’activació de la porta, en activar un SCR, s’aplica una tensió positiva entre la porta i el càtode, que dóna lloc al corrent de la porta i s’injecta la càrrega a la capa P interna i es produeix un trencament cap endavant. Com més alt sigui el corrent de la porta, es reduirà la tensió de ruptura directa.
Com es mostra a la figura, hi ha tres unions en un SCR,. Mitjançant l’ús del mètode de desencadenament de porta, a mesura que el pols de porta aplica la ruptura de la unió J2, la unió J1 i J2 es polaritza cap endavant o el SCR entra en estat de conducció. Per tant, permet que el corrent flueixi a través d'un ànode a càtode.
Segons el model de dos transistors, quan l’ànode es fa positiu respecte al càtode. El corrent no fluirà a través de l’ànode fins al càtode fins que no s’activi el pas de la porta. Quan el corrent flueix al passador de la porta s’encén el transistor inferior. Com a conducta de transistor inferior, s'encén el transistor superior. Aquest és un tipus de retroalimentació positiva interna, de manera que, proporcionant pols a la porta per una sola vegada, va fer que el Tiristor es mantingués en estat ON. Quan tant el transistor s'encén comença a conduir-se a través d'un ànode a càtode. Aquest estat es coneix com a conducció cap endavant i és així com un transistor es "bloqueja" o es manté permanentment activat. Per apagar el SCR, no es pot apagar només eliminant el corrent de la porta, en aquest estat el Tiristor és independent del corrent de la porta. Per tant, per apagar-lo heu de fer el circuit d’APAGADA.
Activació de dv / dt:
En la unió polaritzada inversa J2 adquireix la característica similar a un condensador a causa de la presència de càrrega a través de la unió, la unió J2 es comporta com una capacitat. Si la tensió directa s'aplica sobtadament, un corrent de càrrega a través de la capacitat de connexió Cj condueix a engegar el SCR.
El corrent de càrrega i C ve donat per;
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (on, Va és la tensió directa apareix a través de la sortida J2) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) ja que la capacitat de la unió és gairebé constant, dCj / dt és zero, llavors i C = Cj dVa / dt
Per tant, si la taxa d’augment de la tensió directa dVa / dt és elevada, el corrent de càrrega i C seria més gran. Aquí, el corrent de càrrega té el paper de corrent de porta per activar el SCR, fins i tot el senyal de porta és zero.
Activació de la temperatura:
Quan el Tiristor està en mode de bloqueig cap endavant, la major part de la tensió aplicada es recull sobre la unió J2, aquesta tensió associada a una mica de corrent de fuita. La qual cosa augmenta la temperatura de la unió J2. Així, amb l’augment de la temperatura, la capa d’esgotament disminueix i a una temperatura elevada (dins del límit de seguretat), la capa d’esgotament es trenca i el SCR passa a estat ON.
Activació de la llum:
Per activar un SCR amb llum, es fa un recés (o buit) de capa interna de p, tal com es mostra a la figura següent. El feix de llum d’una longitud d’ona particular està dirigit per fibres òptiques per a la seva irradiació. Com que la intensitat de la llum supera un valor determinat, l’SCR s’encén. Aquest tipus de SCR es diu SCR activat per llum (LASCR). De vegades, aquests SCR es desencadenaven amb combinació de fonts de llum i de senyal de porta. Es requereix un corrent de porta elevat i una intensitat de llum més baixa per engegar el SCR.
LASCR o SCR activat per llum s’utilitzen en el sistema de transmissió HVDC (High Voltage Direct Current).
