Conceptos básicos del tiristor

Conceptos básicos del tiristor

 

Introducción

Hoy en día, muchos equipos electromecánicos o eléctricos de electrodomésticos, tales como fuentes de alimentación ininterrumpidas para energía industrial y equipos de control de motores, consisten en circuitos electrónicos de potencia, en los que los tiristores juegan un papel importante como dispositivos de conmutación de estado sólido. Los métodos convencionales de control de potencia implican el uso de transformadores de cambio de toma variable, reguladores en derivación y en serie para producir la tensión variable en pasos. Pero estos son rentables e ineficientes. Los amplificadores magnéticos posteriores se inventan para producir el control estático de potencia con una mayor fiabilidad. Sin embargo, debido a la gran cantidad de controladores y a la menor eficiencia, estos se limitan a ciertas aplicaciones.

El desarrollo del control de potencia con métodos electrónicos se inicia con el uso de válvulas termales y de descarga de gas. Estos dispositivos incluyen convertidores de arco de mercurio y tirontrones e ignitrones. Los tirratrones son triodos llenos de gas que se usan especialmente para cambiar corrientes pesadas. Con el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores, la miniaturización de circuitos electrónicos reemplaza estas válvulas termonas y las válvulas de descarga de gas para utilizar diodos de potencia y transistores de potencia en muchas aplicaciones industriales.

Una nueva tendencia en tecnología de fabricación desarrolló tiristores que exhiben características similares a los tirratrones del tubo de gas. El nombre del tiristor se deriva de la combinación de dos palabras como thyraton y transistor. Debido a la fiabilidad mejorada, el aumento del rendimiento de la temperatura y los menores costes de fabricación, estos tiristores se utilizan ampliamente para muchas aplicaciones. El primer prototipo de tiristor fue introducido en 1957 por la compañía General Electric. Desde entonces, con los desarrollos de fabricación y la adaptabilidad a muchas aplicaciones industriales, se introdujeron otros dispositivos con características similares que pertenecen a la familia de los tiristores. El material básico del dispositivo es el silicio y, por lo tanto, estos se denominan rectificadores controlados de silicio (SCR ’ s). Sin embargo, en general, se considera que SCR es un miembro de mayor edad de la familia de los tiristores.

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Tiristor es un dispositivo de tres capas (materiales de tipo P y N alternativos) de tres terminales, comúnmente utilizado en circuitos de rectificación ajustables. Estos terminales son ánodo, cátodo y puerta. Los dos terminales, ánodo y cátodo, están conectados en serie con la carga y manejan la corriente a través de ella controlando la corriente a través del terminal de puerta. Los tiristores están diseñados para manejar los altos niveles de energía (de voltaje y corrientes) aproximadamente superiores a 1 KV y 100 A. Incluso los SCR de alta clasificación se pueden conmutar o controlar mediante suministro de baja tensión (aproximadamente 10 W y 1 A). Por lo tanto, es posible una gran capacidad de control con SCR ’ s o tiristores.

Tiristores es un dispositivo de tres capas (materiales de tipo P y N alternativos) de tres terminales, comúnmente utilizado en circuitos de rectificación ajustables. Estos terminales son ánodo, cátodo y puerta. Los dos terminales, ánodo y cátodo, están conectados en serie con la carga y manejan la corriente a través de ella controlando la corriente a través del terminal de puerta. Los tiristores están diseñados para manejar los altos niveles de energía (de voltaje y corrientes) aproximadamente superiores a 1 KV y 100 A. Incluso los SCR de alta clasificación se pueden conmutar o controlar mediante suministro de baja tensión (aproximadamente 10 W y 1 A). Por lo tanto, es posible una tremenda capacidad de control con SCR ’ s o tiristores.

Diferencia entre tiristores y tirosra

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Antes de la invención del tiristor o SCR, los tirratrones se usan popularmente para aplicaciones de control industrial. Las formas populares de este dispositivo son los convertidores de arco que utilizan tirratrones tanto para la rectificación como para la inversión. Thyratron es un tubo lleno de gas que consta de tres terminales, a saber, el ánodo, el cátodo y la rejilla. Con el voltaje positivo entre la rejilla y el cátodo, thyratron se enciende. Algunas de las diferencias de tiristor o SCR y el tubo de tiratrón se enumeran a continuación.

  1. Un SCR o tiristor necesita un suministro principal y un suministro o señal de control, mientras que el tirontrón necesita una gran tensión de suministro entre el ánodo y terminales de cátodo y un suministro de filamento separado. Y algunos tirratrones necesitan una fuente de alimentación adicional para los diodos auxiliares.
  2. Los tiristores se pueden operar con una amplia gama de frecuencias, mientras que los tirratrones se limitan a un rango de frecuencia de 1 KHz porque los tiempos de ionización y desionización del arco son relativamente mayores. thyratron.
  3. Las pérdidas internas del SCR son mucho más pequeñas que los tirratrones porque la caída de voltaje en el tirón del ánodo al cátodo es mayor, lo que es inversamente proporcional al peso molecular del gas utilizado.
  4. ON y OFF Los tiempos del tiristor son más pequeños en comparación con el tirratron que tiene tiempos mayores debido a los gases presentes en la región entre electrodos.
  5. Para evitar destellos y arcos indeseados espaciamiento suficiente debe proporcionarse entre los terminales de ánodo y cátodo de un tiratrón (debido a un gran voltaje de ánodo a cátodo) en comparación con los tiristores. Por lo tanto, los tirratrones son más voluminosos que los tiristores (que tienen tamaño y peso reducidos).
  6. El tiristor es más confiable que el tirontrón.
  7. La vida del tiristor es mayor mientras que el tirón es más corto.
  8. Thyratron es un dispositivo controlado por voltaje, mientras que el tiristor es un dispositivo controlado por corriente.

Diferencia entre tiristor y transistor

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Tanto el tiristor como los transistores son tres dispositivos terminales de conmutación de semiconductores utilizados para muchas aplicaciones de conmutación debido a sus ventajas como un tamaño más pequeño, alta eficiencia y bajo costo. Aunque los transistores están disponibles con alto voltaje y clasificaciones de corriente denominadas transistores de potencia, existen algunas diferencias entre estos dos dispositivos que se enumeran a continuación. Sin embargo, tanto los transistores de potencia como los tiristores tienen sus propias aplicaciones en las que se usan ampliamente.

Para un tamaño dado, los tiristores tienen clasificaciones de corriente y voltaje mucho más altas que los transistores cuando se considera la fabricación.

  1. El tiristor es un dispositivo de cuatro capas mientras que el transistor tiene tres capas.
  2. Una vez que la puerta se dispara con un pulso, el SCR o tiristor permanece encendido (también llamado como la acción regenerativa del tiristor) hasta que se apaga a través de diferentes técnicas. Pero el transistor necesita una corriente de base continua para permanecer en estado de conducción.
  3. El tiristor se utiliza solo como un dispositivo de conmutación (para encenderse o apagarse) mientras que para muchas aplicaciones, el transistor necesita ser operado en modo activo. región.
  4. Los tiristores se clasifican en el rango de kilovatios. Por otro lado, los transistores de potencia están clasificados en el rango de varios 100 vatios.
  5. Las pérdidas de potencia internas en los transistores de potencia son más altas que los tiristores.

Tipos de tiristores

 tipos de tiristores

Los dispositivos de la familia de tiristores se clasifican en diferentes tipos que pueden emplearse para diferentes aplicaciones. Con la señal de disparo en el terminal de puerta, se activa el tiristor y su operación de APAGADO depende de la configuración del circuito de potencia. Por lo tanto, la capacidad de control externo solo se activa en caso de tiristores. Sin embargo, algunos tiristores (de 12 a 19 en la lista a continuación) tienen circuitos controlables externamente para ENCENDER y APAGAR el tiristor a través de la puerta o terminal base. Algunos de los tipos de tiristores incluyen

1. Tiristores controlados por fase

2. Tiristores asimétricos (ASCRs)

3. Tiristores de grado inversor (velocidad de conmutación rápida SCR)

4. Tiristores conductores inversos (ECR)

5. Tiristores de diodos bidireccionales (DIAC)

6. Tiristores de apagado asistido por compuerta (GATT)

7. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC)

8. Interruptor de control de silicio (SCS)

9. Interruptor bilateral de silicio (SBS)

10. Interruptor unilateral de silicio (SUS)

11. Rectificadores controlados de silicio activado por luz (LASCR)

12. Tiristores de inducción estáticos (SITH)

13. Gate Turn OFF Tiristores (GTO)

14. Transistores de inducción estáticos (SIT)

15. Tiristores controlados MOS (MCT)

16. Tiristores controlados por campo (FCT)

17. Tiristores de APAGUE MOS (MTO)

18. Emisor Turn OFF Tiristores (ETO)

19. Tiristores conmutados por compuerta integrada (IGCT)

Aplicaciones de tiristores

 

Debido a la alta velocidad de conmutación y la alta capacidad de manejo de potencia, los tiristores son ampliamente utilizados en aplicaciones de control de corriente alterna con un nivel más alto de voltajes y corrientes. Mediante la señal de puerta apropiada del tiristor, la potencia de salida promedio se controla utilizando los tiristores. Y también cuando el tiristor está polarizado hacia adelante, una señal de activación retardada puede producir el control de fase de la salida. Esta controlabilidad de fase puede producir un voltaje promedio menor que el voltaje promedio producido por el rectificador no controlado. Esta es la aplicación más importante del tiristor. Las siguientes son las aplicaciones de los tiristores en las que se usa para el control de potencia.

  • Controladores de velocidad de motores de CA y CC
  • Interruptores de CC y CA
  • Iluminación (atenuadores de luz) y controladores de temperatura
  • Reguladores de control de presión y nivel de líquido
  • Rectificadores CA-CC de voltaje variable
  • Convertidores CC a CA de frecuencia variable
  • Conversores AC o CA de frecuencia variable o convertidores ciclo
  • HVDC, sistemas HVAC de transmisión y sistemas VAR estáticos.
  • Sistemas de calentamiento por inducción y soldadura resistente, etc.

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