Díodes i Tiristors: Rectificació, Commutació i Regulació

Un díode és un dispositiu que permet el pas del corrent elèctric en una única direcció. De manera simplificada, la corba característica d’un díode (I-V) consta de dues regions: per sota de certa tensió es comporta com un circuit obert (no condueix), i per sobre de certa tensió es comporta com un circuit tancat amb una resistència elèctrica molt petita (pràcticament un curtcircuit). A causa d’aquest comportament, se’ls sol denominar rectificadors, ja que són dispositius capaços de convertir un corrent altern en un de continu.

Tiristors (SCR): Funcionament i Característiques

El tiristor (SCR) és un dispositiu semiconductor biestable format per quatre capes P i N alternativament disposades (PNPN).

El tiristor està format per tres terminals anomenats ànode (A), càtode (K) i porta (G) respectivament. L’instant de commutació pot ser controlat amb tota precisió actuant sobre la porta (G). El tiristor és un element unidireccional, actua com un interruptor i només condueix corrent en un sentit, d’ànode a càtode. Sempre que l’element estigui polaritzat en sentit directe (tensió ànode positiu / càtode negatiu) i es faci aplicant un senyal a la porta (G) el tiristor conduirà.

El tiristor es comporta com un interruptor governat per un element, el terminal porta (G). Quan apliquem un impuls o un petit corrent a la porta (G), activem el pas de corrent que circularà pel tiristor (corrent entre ànode i càtode). Si la polarització és inversa (tensió ànode negatiu / càtode positiu), l’element estarà sempre bloquejat.

Aplicacions del Tiristor

El tiristor pot tenir les aplicacions següents:

• Rectificació: aprofitant que és un element unidireccional, fa la funció d’un díode.
• Interruptor de corrent: si el fem servir com a interruptor, pot reemplaçar els contactors mecànics.
• Regulació: com que té la possibilitat d’ajustar el moment precís de conducció, permet governar la potència o el corrent de càrrega.
• Amplificació: atès que el corrent de comandament és molt petit comparat amb el corrent principal, es produeix un fenomen d’amplificació de corrent o potència.

El tiristor posseeix una sèrie de característiques que el fan apte per ser utilitzat en circuits de potència: interruptor gairebé ideal, amplificador eficaç (un petit senyal de porta produeix un gran senyal A-K), fàcil control, característiques en funció de situacions passades (memòria), capacitat per suportar altes tensions, capacitat per controlar grans potències.

Tipus de Tiristors

El GTO és un dispositiu semiconductor de potència que combina les característiques d’un tiristor convencional i les d’un transistor bipolar, presentant l’avantatge de poder passar de l’estat de conducció a l’estat de bloqueig per mitjà de l’aplicació d’un impuls negatiu a la porta.

L’MCT és un tiristor o un GTO integrat en una pastilla juntament amb dos transistors tipus MOSFET. Un d’aquests transistors passa el tiristor de l’estat de tall a l’estat de conducció, mentre que l’altre el passa de l’estat de conducció a l’estat de tall.