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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingenieria. Escuela de Mecanica Electrica. Departamento de Electronica. Laboratorio Electronica 4. Aux. Mario Castro.

Practica #2 Medicion de parámetros del Tiristor

Grupo: A0133 Sergio Alexander Menchu Alvarez

200915664

Jenner Rockael Fernandez Morales

200915537

Oswaldo Javier Sac Morales

200915197

Introducción

El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica. El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP). Algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR);1 otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC. En la presente práctica se determina el valor real medido de las corrientes de enganche y de mantenimiento en un tiristor comercial, así como el valor de la corriente mínima de compuerta necesaria para activar al dispositivo. Tomamos como referencia el tiristor C106D para el ejemplo de los cálculos, dependiendo del modelo escogido algunos parámetros pueden influir dramáticamente en los cálculos o simplemente tener los mismos. En cualquier caso la importancia de especificar que componente de SCR está utilizando es imperativo.

Objetivos.

Objetivo general. Por medio de mediciones y cálculos teóricos, conocer y desarrollar el funcionamiento básico del tiristor.

Objetivos específicos.  

Determinar el valor real medido de la corriente de enganche en un tiristor comercial Determinar el valor real medido de la corriente de mantenimiento en un tiristor comercial

Tiristor SCR El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito. El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero) Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo. Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, especialmente control de motores, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Parámetros del SCR        

VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0) VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0) IF: Máxima corriente directa permitida. PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo. VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado. di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR

Corriente de compuerta Si un tiristor está polarizado en directa, la inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo de compuerta entre la compuerta y las terminales del cátodo activará al tiristor. Conforme aumenta la corriente de compuerta, se reduce el voltaje de bloqueo directo, tal y como aparece en la siguiente.

Corriente de mantenimiento. La corriente de mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la corriente de enganche, IL. Esto significa que IL>IH. La corriente de mantenimiento IH es la corriente del ánodo mínima para mantener el tiristor en estado de régimen permanente. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de enganche. Corriente de enganche IL, es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta.

Marco Práctico

1. Medicion de la corriente minima de compuerta. Tabla No. 1 Datos referentes al manual del fabricante Parámetro Corriente de disparo por compuerta Corriente de mantenimiento Corriente de Conducción (RMS)

Símbolo

(

)

Min --0.3 ---

Typ 30 -----

Máx 200 3 4

Unidad A mA A

Figura 1

Se propuso una corriente de anodo circulante por RL y T1 de 50 mA. Lo que arroja un valor de RL, correspondiente a los 12 VCD que aplicamos, de: , aproximando a 220 ohms (valor comercial) En cuanto a las R’s 2, 3 y 4 de compuerta y al potenciómetro R1, consideramos la corriente minima que es de 30 A, por lo que la resistencia de compuerta máxima estaría dada teóricamente por:

, lo que justifica que este sea el valor serie de estos elementos. Para medir el valor real de la corriente de compuerta, se ajusto el pot R1 a su máximo valor, se encendio la fuente y se verifico que no existiera flujo de corriente en , en tanto en fluían aproximadamente 30 Una vez hecho esto, R1 se disminuye lentamente de valor hasta que el tiristor conduce. El valor de la corriente circulante en la compuerta resulto ser de 36.5 . La resistencia medida en el arreglo serie fue de 330 komhs. Para comprobar:

con datos medidos con datos medidos

Datos medidos experimentalmente (corriente de anodo circulante) RGmax = 393.8 kohms.

Vcc = 12.2 V.

Anexos

Se incluye el link del video de la practica, donde se describen y miden los parámetros del tiristor SCR. Video en YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=Tsy_7-2wTKM&feature=youtu.be

Bibliografía Boylestad, Robert. Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Octava Edicion. Pearson Education. Pags. 923 a 928