¿Cómo funciona un tiristor?

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Un tiristor es un interruptor electrónico semiconductor de estado sólido que consta de cuatro capas, dopadas alternativamente N y P. Es uno de los componentes esenciales de la electrónica de potencia. Toma su nombre del griego thura que significa puerta y el sufijo “istor” que viene de la palabra transistor. Se comporta como un flip-flop síncrono, es decir, permanece controlado en el momento de la ignición por el gatillo (g) inglés 1, pero no en la parada causada por el paso del Iak de la corriente principal a un valor inferior al IH de la corriente de mantenimiento.

¿Cómo funciona un tiristor?

Un tiristor tiene tres uniones P-N, llamadas J1, J2, J3 desde el ánodo. Cuando Vak es positivo (ánodo positivo con respecto al cátodo), pero no entra corriente a través del disparador, las uniones J1 y J3 están polarizadas positivamente (tensión positiva en P con respecto a N), mientras que J2 está polarizada negativamente (tensión positiva en N con respecto a P). Por lo tanto, J2 evita la conducción1.

Característica de un tiristor

La característica de un tiristor se muestra a continuación:

  • Avalancha, o tensión de ruptura negativa;
  • Corriente inversa;
  • Corriente de fuga directa;
  • Tensión de arranque (tensión positiva de “avería”) continua;
  • Corriente de mantenimiento
  • Corriente de conducción.

Si la tensión Vak supera el valor de la tensión de encendido, entonces la unión J2 comienza a conducir, al igual que el tiristor.

Si Vgk es positivo, entonces el valor de la tensión de ignición disminuye: Vak debe ser menor para que el tiristor pueda conducirse. Al elegir Igk sabiamente, el tiristor se puede cebar fácilmente.

Influencia de la corriente de disparo en la característica I-V de un tiristor.

Una vez que se ha producido el efecto de avalancha, el tiristor continúa conduciendo independientemente del valor de la corriente de disparo hasta que:

  • El Iak actual es inferior al valor de la corriente de mantenimiento (5 en la característica);
  • Vak se vuelve negativo (véase también: Fallo de conmutación).

Por lo tanto, el Vgk puede ser suministrado impulsivamente, por ejemplo, por medio de la tensión de salida de un oscilador de relajación del tipo de transistor uniuncional.

Cuando el tiristor se encuentra en un sistema de corriente alterna sinusoidal, que suele ser el caso, es práctica común definir el retardo t0, entre el momento en que Vak se vuelve positivo y el inicio del pulso de disparo, mediante un ángulo, denominado “ángulo de retardo de inicio (o de apertura)” y anotar α, de manera que α = ω × t03.

Funciones de un tiristor

El disparador se caracteriza por su tensión de arranque, Vgk y su corriente de arranque, Igk; el circuito de control debe ser tal que la línea de carga del generador se coloque en la parte de arranque segura de la característica de tensión/corriente de la unión del cátodo de disparo4.

La duración del impulso depende de la naturaleza de la carga, en el caso de una carga inductiva el impulso debe tener una duración superior a4 el tiempo necesario para que el Iak de corriente supere el valor del IH de corriente de mantenimiento. El tiempo total de arranque del tiristor (tiempo de arranque más tiempo de arranque) depende de la amplitud de la corriente de disparo, cuanto mayor sea la corriente de disparo, menor será el tiempo y viceversa