Ingeniero Electrónico, Julio César Bedoya Pino

TEGNOLOGIA ELECTROMECÁNICA

INSTRUCTOR:

JULIO CÉSAR BEDOYA PINO

INGENIERO ELECTRÓNICO

ESP. EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

Ingeniero Electrónico, Julio César Bedoya Pino

TIRISTOR

Es un componente electrónico constituido por elementossemiconductores que utiliza realimentación interna para producir unaconmutación. Los materiales de los que se compone son de tiposemiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que seencuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Sondispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en unaúnica dirección. Se emplea generalmente para el control de:

POTENCIA ELÉCTRICA

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TIPOS DE TIRISTORES

1. Tiristores de control de fase o de conmutación rápida (SCR)

2. Tiristores de desactivación por compuerta (GTO)

3. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC)

4. Tiristores de conducción inversa (RTC)

5. Tiristores de inducción estática (SITH)

6. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)

7. Tiristores controlados por FET (FET-CTH)

8. Tiristores de controlados por MOS (MCT)

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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA

(SCR)

El miembro más importante de la familia de los tiristores es el tiristor de tres terminales,conocido también como el rectificador controlado de silicio o SCR. Este dispositivo lodesarrolló la General Electric en 1958 y lo denominó SCR.

Símbolo y estructura

Tal como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador controladoo diodo. Su característica voltaje-corriente, con la compuerta deentrada en circuito abierto, es la misma que la del diodo PNPN.

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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA

(SCR)

En Resumen: Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructurapnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta.

Símbolo y tres uniones pn

Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto alcátodo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. Launión J2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeñacorriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que eltiristor está en condición de bloqueo directo o en estadodesactivado llamándose a la corriente fuga corriente de estadoinactivo ID.Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor losuficientemente grande la unión J2 polarizada inversamente entraráen ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltajecorrespondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado quelas uniones J1 y J3 ya tienen polarización directa, habrá unmovimiento libre de portadores a través de las tres uniones queprovocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice entoncesque el dispositivo está en estado de conducción o activado.

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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA

(SCR)

Símbolo y tres uniones pn

La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las cuatro capasy será pequeña, por lo común 1v. En el estado activo, la corrientedel ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente deenganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo deportadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse elvoltaje del ánodo al cátodo, el dispositivo regresará a la condiciónde bloqueo.

La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínimarequerida para mantener el tiristor en estado de conduccióninmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado laseñal de la compuerta.

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(SCR)

Principio de Funcionamiento:

Lo que hace al SCR especialmente útil para elcontrol de motores en sus aplicaciones es que elvoltaje de ruptura o de encendido puede ajustarsepor medio de una corriente que fluye hacia sucompuerta de entrada. Cuanto mayor sea lacorriente de la compuerta, tanto menor se vuelveVBO. Si se escoge un SCR de tal manera que suvoltaje de ruptura, sin señal de compuerta, seamayor que el mayor voltaje en el circuito,entonces, solamente puede activarse mediante laaplicación de una corriente a la compuerta. Unavez activado, el dispositivo permanece así hastaque su corriente caiga por debajo de IH. Además,una vez que se dispare el SCR, su corriente decompuerta puede retirarse, sin que afecte suestado activo.

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Al aplicarse una corriente IG al terminal G (basede Q2 y colector de Q1), se producen doscorrientes: IC2 = IB1.

IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causaque exista una corriente de colector de Q1 (IC1)que a su vez causa más corriente en IC2, que eslo mismos que IB1 en la base de Q1.

Este proceso regenerativo se repite hasta saturarQ1 y Q2 causando el encendido del SCR.

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(SCR)

Modelo del Tiristor con dos Transistores

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(SCR)

Parámetros del SCR:

VRDM: Máximo Voltaje inverso de cebado (VG=0)

VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG=0)

IF: Máxima corriente directa permitida

PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.

VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para elcebado

IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR

dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.

di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR.

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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA

(SCR)

Se concluye que:

1. Normalmente el tiristor trabaja con polarización directa entre ánodo (A) y cátodo (C oK) (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor).

2. Con esta condición, sólo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) paraactivarlo. Este pulso debe de tener una amplitud mínima, para que la corriente decompuerta (IG) provoque la conducción.

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(SCR)

Activación del SCR:

El SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa sucompuerta (GATE) con un pulso de tensión que causa una pequeñacorriente. (se cierra momentáneamente el interruptor S). El tiristorconduce y se mantiene conduciendo, no necesitando de ningunaseñal adicional para mantener la conducción.

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TIRISTORES DE CONTROL DE FASE O DE CONMUTACIÓN RÁPIDA

(SCR)

Características del Pulso de Disparo:

La duración del pulso aplicado a la compuerta G debe ser lo suficientemente largo para asegurarque la corriente de ánodo se eleve hasta el valor de retención. Otro aspecto importante a tomaren cuenta es la amplitud del pulso, que influye en la duración de éste.

Desactivación del SCR:

El tiristor una vez activado, se mantiene conduciendo, mientras la corriente de ánodo (IA) seamayor que la corriente de mantenimiento (IH). Normalmente la compuerta (G) no tiene controlsobre el tiristor una vez que este está conduciendo.

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(SCR)

Desactivación del SCR:

1. Se abre el circuitos del ánodo (corriente IA = 0).

2. Se polariza inversamente el circuito ánodo-cátodo (el cátodo tendrá un nivelde tensión mayor que el del ánodo).

3. Se deriva la corriente del ánodo IA , de manera que esta corriente sereduzca y sea menor a la corriente de mantenimiento IH.

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ACTIVIDAD # 1

* Equipo #1: Tiristores de conducción inversa (RTC)

* Equipo #2: Tiristores de inducción estática (SITH)

* Equipo #3: Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)

* Equipo #4: Tiristores controlados por FET (FET-CTH)

* Equipo #5: Tiristores de controlados por MOS (MCT)