1. Composição
1.1. ✓ Formado por quatro camadas semicondutoras, alternadamente p-n-p-n, possuindo 3 terminais: anodo e catodo, pelos quais flui a corrente, e a porta (ou Gate) que, a uma injeção de corrente, faz com que se estabeleça a corrente anódina
2. Maneiras de Disparo
2.1. ✓ Ocorre quando há um pulso de tensão no Gate, que é o terminal de controle
2.2. ✓ Também pode acontecer de maneira indesejada.
2.2.1. 1 - Sobre tensão.
2.2.2. 2 - Em casos de oscilação.
2.2.3. 3 - Elevadas temperaturas.
2.2.4. ✓ Chama-se comutação o momento em que o tiristor para de conduzir a corrente e passa a bloqueá-la.
3. Parâmetros típicos dos Tiristores
3.1. Tensão direta de ruptura (VBO)
3.2. Máxima tensão reversa (VBR)
3.3. Máxima corrente de anodo (Iamax)
3.3.1. ✓ Pode ser dada como valor RMS, médio, de pico e/ou instantâneo.
3.4. Máxima temperatura de operação (Tjmax)
3.4.1. ✓ Temperatura acima da qual, devido a um possível processo de avalanche, pode haver destruição do cristal.
3.5. Resistência térmica (Rth)
3.5.1. ✓ Diferença de temperatura entre 2 pontos especificados ou regiões, dividido pela potência dissipada sob condições de equilíbrio térmico. É uma medida das condições de fluxo de calor do cristal para o meio externo.
3.6. Característica I2t
3.6.1. ✓ Resultado da integral do quadrado da corrente de anodo num determinado intervalo de tempo, sendo uma medida da máxima potência dissipável pelo dispositivo. É dado básico para o projeto dos circuitos de proteção.
3.7. Máxima taxa de crescimento da corrente de anodo (di/dt)
3.7.1. ✓ Início do processo de condução de corrente pelo tiristor ocorre no centro da pastilha de silício, ao redor da região onde foi construída a porta, espalhando-se radialmente até ocupar toda a superfície do catodo, à medida que cresce a corrente. Mas se a corrente crescer muito rapidamente, antes que haja a expansão necessária na superfície condutora, haverá um excesso de dissipação de potência na área de condução, danificando a estrutura semicondutora. Este limite é ampliado para tiristores de tecnologia mais avançada fazendo-se a interface entre Gate e catodo com uma maior área de contato, por exemplo, “interdigitando” o gate.
3.8. Corrente de manutenção de condução (IH)
3.8.1. ✓ Mínima corrente de anodo necessária para manter o tiristores em condução.
3.9. Corrente de disparo (IL)
3.9.1. ✓ Mínima corrente de anodo requerida para manter o SCR ligado imediatamente após ocorrer a passagem do estado desligado para o ligado e ser removida a corrente de porta.
3.10. Tempo de disparo (ton)
3.10.1. ✓ Tempo necessário para o tiristor sair do estado desligado e atingir a plena condução.
3.11. Tempo de desligamento (toff)
3.11.1. ✓ Tempo necessário para a transição entre o estado de condução e o de bloqueio. É devido a fenômenos de recombinação de portadores no material semicondutor.
3.12. Corrente de recombinação reversa (Irqm)
3.12.1. ✓ Valor de pico da corrente reversa que ocorre durante o intervalo de recombinação dos portadores na junção.
4. Tipos de retificações
4.1. 1- Retificação Monofásica (2 pulsos)
4.1.1. ✓ Coluna retificadora Monofásica semi controlada (construída com 2 Tiristores , Dois diodos retificadores e 1 diodo freewheeling)
4.1.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por: Alta reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Pesado
4.1.2.1. Monofásica (2 pulsos)
4.2. 2- Retificação Trifásica (3 pulsos)
4.2.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica semi controlada (construída com 3 Tiristores e três diodos)
4.2.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por Alta reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Pesado
4.2.2.1. Trifásica (3 pulsos)
4.3. 3- Retificação Trifásica (6 pulsos)
4.3.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica totalmente-controlada (construída com 6 Tiristores)
4.3.2. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por MÉDIA reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Leve Este tipo de retificação é muito utilizado em APLICAÇÕES INDUSTRIAIS, em função de seus filtros de saída CC (L, C) serem mais simples e econômicos em relação aos circuitos retificadores semi controlados
4.3.2.1. Trifásica (6 pulsos)
4.4. 4- Retificação Trifásica (12 pulsos)
4.4.1. ✓ Coluna retificadora Trifásica totalmente-controlada (construída com 12 Tiristores)
4.4.2. ✓ Necessário utilização de transformador isolador (hexafásico), com primário fechado em estrela e secundário duplo em Delta. (CONEXÃO CA COMPLEXA) Necessário utilização de indutor balanceado (interligando as duas pontes de tiristores
4.4.3. ✓ Este tipo de retificação se caracteriza por BAIXA reflexão de harmônicos Filtro CC (L, C) Leve -Ideal para Altas Tensões CC e Altas correntes CC Este tipo de retificação não é muito utilizado, em função de suas conexões CA (transformadores, indutores balanceadores) tornarem economicamente mais caro o projeto e mais difícil de ser montado
4.4.3.1. Trifásica (12 pulsos)
5. HARTLEY
6. Exemplo de utilização dos Tiristores
6.1. Controle de relés e motores
6.2. Fontes de tensão reguladas
6.3. Carregadores de bateria
6.4. Controle de luminosidade para lampadas incandecentes
6.5. Inversores CC-CA
6.6. Choppers (Variadores de tensão CC)
7. Tipos
7.1. BIDIRECIONAL TRIODE - TRIACs
7.1.1. ✓ Não é necessário que se tenha ambas polaridades do sinal de gatilho, pois um TIAC pode ser disparado com um sinal tanto positivo como um negativo de gatilho.
7.1.2. ✓ Pode conduzir em ambos sentidos e é normalmente utilizado em controle de fase CA.
7.1.2.1. ✓Utilizado para chaveamento de alta velocidade com comutação forçada.
7.2. GATE-TURN-OFF- GTOs
7.2.1. ✓Este dispositivo pode ser acionado com um pulso positivo em seu terminal de GATE e bloqueado com um pulso negativo neste mesmo terminal.
7.2.2. ✓ Este dispositivo contem 4 vantagens sobre os SCRs, são elas:
7.2.2.1. 1- Eliminação dos componentes de comutação na comutação forçada, resultando em redução de custo peso e volume.
7.2.2.2. 2 - Redução no ruído acústico e eletromagnético devido à eliminação dos indutores de comutação.
7.2.2.3. 3 - Desligamento mais rápido, permitindo elevadas frequências de chaveamento.
7.2.2.4. 4 - Melhor eficiência dos conversores.
7.2.3. ✓ Em aplicação de baixa potência são as seguintes vantagens sobre os transistores bipolares:
7.2.3.1. 1 - Capacidade de bloqueio de tensão mais elevada.
7.2.3.2. 2 - Elevada relação entre máxima corrente controlavel e corrente média.
7.2.3.3. 3 - Elevada relação entre a corrente máxima de surto e a corrente media, tipicamente 10:1
7.2.3.4. 4 - Alto ganho em estado de condução, tipicamente 600.
7.2.3.5. 5 - Sinal de gatilho em forma de pulso de curta duração.
7.3. FAST-SWITCHING - SCRs
7.3.1. ✓Conhecido como tiristor de inversor.
7.3.2. ✓O desligamento rápido do tiristor é importante para reduzir o tamanho e o peso dos componentes do circuito de comutação e/ou reativo.
7.4. REVERSE-CONDUCTING- RCTs
7.4.1. ✓ Oferece isolação elétrica total entre a fonte de disparo por luz e o dispositivo de chaveamento de um conversor de potência, que flutua a um potencial elevado.
7.4.2. ✓ Considerado como um tiristor com diodo interno em antiparalelo.
7.5. STATIC INDUCTION - SITHs
7.5.1. ✓ Como a relação da corrente direta através do tiristor para a corrente reversa do diodo é fixa para um dado dispositivo, suas aplicações serão limitadas a projetos de circuitos específicos.
7.5.2. ✓ As características de um tiristor de indução estática são similares àqueles de um MOSFET.
7.5.3. ✓ É um dispositivo de portadores minoritários. Como resultado, o SITH tem baixa resistência ou queda de tensão diretas e pode ser fabricado para fixas de tensão e corrente mais elevadas.
7.5.4. ✓ Contém velocidade de chaveamento rápida.
7.6. LIGHT -ACTIVATED SILICON-CONTROLLED RECTIFIERS - LASCRs
7.6.1. ✓ A estrutura do gatilho é projetada para fornecer-lhe sensibilidade suficiente para realizar disparo a partir de fontes práticas de luz.
7.6.2. ✓ São Utilizados em aplicações de tensões e correntes elevadas.
7.6.3. ✓ Dispositivo disparado por radiação direta de luz na pastilha de silício.
7.7. FET-CONTROLLED - FET-CTHs
7.7.1. ✓ Um tiristor controlado por FET, se trata de um MOSFET e um tiristor em paralelo.
7.7.2. ✓ Esse dispositivo pode ser disparado como tiristores convencionais, mas ele não pode ser desligado através do controle da porta.
7.7.3. ✓ Utilizado onde o disparo ótico é utilizado para fornecer isolação elétrica entre o sinal de entrada ou de controle e o dispositivo de chaveamento do conversor de potência.
7.8. Contém vantagens como:
7.8.1. 1 - Baixa queda de tensão direta durante a condução
7.8.2. 2 - Tempo de disparo e desligamento rápidos.
7.8.3. 3 - Baixas perdas de chaveamento.
7.8.4. 4 - Baixa capacidade de bloqueio de tensão reversa.
7.8.5. 5 - Alta impedância de entrada de gatilho, facilitando o circuito de excitação.
7.9. MOS-CONTROLLED - MCTs
7.9.1. ✓ Um tiristor controlado por MOS, se trada de um tiristor regenerativo de 4 camadas e uma estrutura de gatilho ou de porta MOS.
7.9.2. ✓ O MCT pode ser operado como um dispositivo controlado pelo gatilho se sua corrente for menor que a corrente máxima controlável.
7.10. PHASE CONTROL - SCRs
7.10.1. ✓ É desligado por comutação normal.
7.10.1.1. ✓ Sua operação é baseada na frequência da linha.
8. Características
8.1. Região de resistência negativa
8.2. Região de corte.
8.3. Região de ruptura.
8.4. ✓ É utilizada em circuitos com alimentação CC e nos quais não ocorre reversão no sentido da corrente de anodo. A idéia básica deste tipo de comutação é oferecer à corrente de carga um caminho alternativo ao tiristor, enquanto se aplica uma tensão reversa sobre ele, desligando-o. Antes do surgimento dos GTOs, este foi um assunto muito discutido, buscando-se topologias eficientes. Com o advento dos dispositivos com comutação pelo gate, os SCRs tiveram sua aplicação concentrada nas aplicações nas quais ocorre comutação natural ou pela carga.
9. Circuitos de excitação do gate
9.1. 1 - Condução
9.1.1. ✓ Região de saturação ou condução.
9.2. 2 - Comutação
9.2.1. ✓ Comutação Natural
9.2.1.1. ✓ A entrada em condução de um tiristor é controlada pela injeção de uma corrente no terminal da porta, devendo este impulso estar dentro da área delimitada.
9.2.1.2. ✓ É utilizada em sistemas de CA nos quais, em função do caráter ondulatório da tensão de entrada, em algum instante a corrente tenderá a se inverter e terá, assim, seu valor diminuído abaixo de IH, desligando o tiristor. Isto ocorrerá desde que, num intervalo inferior a toff, não cresça a tensão direta Vak, o que poderia levá-lo novamente à condução.
9.2.2. ✓ Comutação por ressonância da carga
9.2.2.1. ✓ Em algumas aplicações específicas, é possível que a carga, pela sua dinâmica própria, faça com que a corrente tenda a se inverter, fazendo o tiristor desligar. Isto ocorre, por exemplo, quando existem capacitâncias na carga as quais, ressoando com as indutâncias do circuito produzem um aumento na tensão ao mesmo tempo em que reduzem a corrente. Caso a corrente se torne menor do que a corrente de manutenção, e o tiristor permaneça reversamente polarizado pelo tempo suficiente, haverá o seu desligamento. A tensão de entrada pode ser tanto CA quanto CC.
9.2.3. ✓ Comutação forçada