Tiristor GTO

Un tiristor GTO o simplement GTO (del anglès Gate Turn-Off Thyristor ) és un dispositiu de electrònica de potència que pot ser encès per un sol pols de corrent positiu a la terminal porta o gate (G), igual que el tiristor normal, però en canvi pot ser apagat en aplicar un pols de corrent negativa en el mateix terminal. Tots dos estats, tant l'estat d'encesa com l'estat d'apagada, són controlats pel corrent a la porta (G).

El procés d'encesa és similar al del tiristor. Les característiques d'apagada són una mica diferents. Quan un voltatge negatiu és aplicat a través de les terminals porta (G) i càtode (C o K), el corrent en la porta (ig), creix. Quan el corrent en la porta (G) assoleix el seu màxim valor, IGR, el corrent de ànode comença a caure i el voltatge a través del dispositiu (VAK), comença a créixer. El temps de caiguda del corrent d'ànode (IA) és abrupta, típicament menor a 1 us. Després d'això, el corrent d'ànode varia lentament i aquesta porció del corrent d'ànode és conegut com a corrent de cua.

La raó (IA/IGR) del corrent d'ànode IA a la màxima corrent negatiu a la porta (IGR) requerida per al voltatge és baixa, comunament entre 3 i 5. Per exemple, per a un voltatge de 2500 V i un corrent de 1000 A, un GTO normalment requereix un corrent negatiu de pic a la porta de 250 A per l'apagada.

Estructura i funcionament

L'estructura del GTO és essencialment la mateixa que un tiristor convencional. Hi ha 4 capes de silici (PNPN), 3 unions (PN, NP i PN) i tres terminals: ànode (A), càtode (C o K) i porta (G). La diferència en l'operació és que un senyal negativa a la porta (G) pot apagar el GTO. Mentre el GTO estigui apagat i no existeixi senyal a la porta, el dispositiu es bloqueja per a qualsevol polaritat en l'ànode, però un corrent de fuga (IA leak) existeix. Amb un voltatge de bias en directa el GTO es bloqueja fins que un voltatge de ruptura VAK = VB0 és aconseguit. En aquest punt hi ha un procés dinàmic d'encesa., VAK = 3V i el corrent IA és determinada per la càrrega. Quan el GTO s'apaga i amb l'aplicació d'una voltatge en inversa, només un petit corrent de fuga (IA leak) existeix. Una polarització en inversa VAK pot ser assolida quan ocorri un tall. El valor del voltatge del voltatge de ruptura invers depèn del mètode de fabricació per a la creació d'una regeneració interna per facilitar el procés d'apagada. Amb un voltatge de polarització directe aplicat a l'ànode i un pols de corrent positiva és aplicada a la porta G (gate), el GTO s'encén i roman d'aquesta forma. Per aquesta condició, hi ha 2 formes d'apagar. Una forma és reduint el corrent d'ànode IA per mitjans externs fins a un valor menor al corrent de holding Ih, en la qual, l'acció regenerativa interna no és efectiva. La segona forma d'apagar és mitjançant d'un pols en el gate, i aquest és el mètode més recomanable perquè proporciona un millor control. Com el GTO té una conducció de corrent unidireccional, i pot ser apagat en qualsevol instant, aquest s'aplica en circuits chopper (conversions de dc-dc) i circuits inversors (conversions dc-ac) a nivells de potència en els quals els MOSFET s, TBJ s i IGBT s no poden ser utilitzats. A baixos nivells de potència dels semiconductors de commutació ràpida són preferibles. En la conversió d'AC - DC, els GTO s, són útils perquè les estratègies de commutació que posseeix, poden ser usades per regular la potència, com el factor de potència.

Nota

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Tiristor GTO