Usuari:Mcapdevila/Tiristor GTO

Símbol del tiristor GTO

Un tiristor GTO, o simplement GTO (de l'anglès Gate Turn-Off Thyristor), és un dispositiu de l'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 el d'encesa com el 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 s'aplica un voltatge negatiu 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 l'ànode comença a caure i el voltatge a través del dispositiu (VAK), comença a créixer. El temps de caiguda del corrent de l'ànode (IA) és curt, típicament menor a 1s. Després d'això, el corrent de l'ànode varia lentament i aquesta porció del corrent de l'ànode és coneguda com a corrent de cua .

La raó (IA/IGR) del corrent de l'ànode IA amb el màxim 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

Circuit equivalent d'un tiristor GTO

Secció simplicada d'un tiristor GTO

L'estructura del GTO és essencialment la mateixa que la d'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 negatiu 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 existeix un corrent de residual (de fuita, IA leak). 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 tensió inversa, s'obté un petit corrent de fuita (IA leak). Es pot obtenir una polarització inversa VAK quan es posa en tall. El valor 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 positiu aplicat a la porta G (gate), el GTO s'encén i roman d'aquesta forma. Per aquesta causa, hi ha dues formes d'apagar-lo. Una és reduint el corrent d'ànode IA per mitjans externs fins a un valor menor al corrent de holding Ih, en el qual l'acció regenerativa interna no és efectiva. La segona forma d'apagar-lo és mitjançant un pols a la porta G, sent aquest el mètode més recomanable perquè proporciona un millor control. Com que el GTO té una conducció de corrent unidireccional, i pot ser apagat en qualsevol instant, s'utilitza en circuits chopper (conversions de DC-DC) i circuits inversors (conversions DC-AC) a nivells de potència en els quals els MOSFET, TBJ i IGBT no poden ser utilitzats. A baixos nivells de potència són preferibles els semiconductors de commutació ràpida. En la conversió d'AC - DC, el GTO és útil per les estratègies de commutació que té, que permeten regular de forma més eficient la potència.

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