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EE 833 Eletrônica de Potência

Módulo 2

FEEC - UNICAMP

FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO - UNICAMP
EE-833 ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

MÓDULO 2
TIRISTORES e RETIFICADORES CONTROLADOS
ASPECTOS TEÓRICOS
2.1 O Tiristor
O nome tiristor engloba uma família de dispositivos semicondutores que operam em regime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa seqüência p-n-p-n, apresentando um funcionamento biestável.
O tiristor de uso mais difundido é o SCR (Retificador Controlado de Silício), usualmente chamado simplesmente de tiristor. Outros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estrutura: LASCR (SCR ativado por luz), TRIAC (tiristor triodo bidirecional), DIAC
(tiristor diodo bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado por MOS).
2.1.1 Princípio de funcionamento
O tiristor é 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 anódica. A figura 2.1 ilustra uma estrutura simplificada do dispositivo.
Se entre anodo e catodo tivermos uma tensão positiva, as junções J1 e J3 estarão diretamente polarizadas, enquanto a junção J2 estará reversamente polarizada. Não haverá condução de corrente até que a tensão Vak se eleve a um valor que provoque a ruptura da barreira de potencial em J2 [2.1].
Rc (carga)

Vcc
Anodo
A

J1
P+

J2
N-

J3

Catodo

P

N+

Vcc
K

A

Rc
K

G
Gate

G

Rg

Vg

CH

Rg
Vg

Figura 2.1 Funcionamento básico do tiristor
Se houver uma tensão Vgk positiva, circulará uma corrente através de J3, com portadores negativos indo do catodo para a porta. Por construção, a camada P ligada à porta é suficientemente estreita para que parte dos elétrons que cruza J3 possua energia cinética suficiente para vencer a barreira de potencial existente em