Tiristor Gate Turn-off

O tiristor de desligamento do portão é baseado na tecnologia básica do tiristor, mas tem a capacidade de ser desligado pela ação do portão.

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O tutorial Triac, Diac, SCR inclui:

Noções básicas de tiristores | Estrutura do dispositivo tiristor | Operação do tiristor | Tiristor Gate Turn-Off, GTO | Especificações do tiristor | O que é um triac | Especificações do Triac | Visão geral do diac

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O Tiristor Gate Turn-Off, GTO é uma variante da forma mais padrão de tiristor. Em vez de o gate ser usado para ligar o tiristor, dentro de um tiristor gate turn-off, GTO, o pulso do gate desliga o dispositivo.

As capacidades adicionais do tiristor gate-turn-gg permitem que ele seja usado em aplicações onde um tiristor padrão não seria adequado. Embora seu uso seja mais limitado, ele pode ser usado em várias aplicações especializadas.

Esses tiristores gate turn-off são úteis em várias áreas, particularmente em acionamentos de motores de velocidade variável, alta potência, inversores e áreas semelhantes. Embora eles não sejam tão conhecidos quanto as formas mais padrão de tiristor, o tiristor gate turn-off, agora é amplamente utilizado, pois é capaz de superar muitas das desvantagens do tiristor tradicional. Como resultado, o tiristor gate turn-off é usado em praticamente todas as unidades de conversão de alta tensão DC para AC e DC para DC

TIRISTOR GATE TURN-OFF

A capacidade do tiristor de desligar o gate para ser ligado por um sinal de gate e também desligado por um sinal de gate de polaridade negativa dá a ele uma capacidade única dentro da família de dispositivos de tiristores.

A ativação do dispositivo é realizada por um pulso de “corrente positiva” entre os terminais da porta e do cátodo. Como a porta-cátodo se comporta como uma junção PN, há uma tensão relativamente pequena entre os terminais.

O fenômeno de ativação no GTO, no entanto, não é tão confiável quanto o de um tiristor padrão e uma pequena corrente de porta positiva deve ser mantida mesmo após a ativação para melhorar a confiabilidade.

ESTRUTURA DO TIRISTOR GATE TURN-OFF

Como o tiristor padrão, o tiristor gate turn-off é um dispositivo de quatro camadas com três junções. Novamente as camadas são P N P N com a camada p externa fornecendo a conexão do ânodo e a camada n externa fornecendo a conexão do cátodo.

Para obter alta eficiência de emissor, a camada catódica é altamente dopada para fornecer uma região n+. Isso tem a desvantagem de tornar a junção mais próxima do cátodo (normalmente chamada de J3) com uma baixa tensão de ruptura – normalmente 20-40 volts.

O nível de dopagem da região p para o gate é graduado. Isso é para fornecer uma boa eficiência de emissor para o qual o nível de dopagem deve ser baixo, enquanto fornece uma boa característica de desligamento para o qual um alto nível de dopagem é necessário.

O eletrodo de porta é frequentemente interdigitado para otimizar a capacidade atual de desligar = desligar. Dispositivos de alta corrente, ou seja, 1000A e acima podem ter vários milhares de segmentos que estão todos conectados ao contato de porta comum.

Outro parâmetro importante para um tiristor gate turn-off é a tensão máxima de bloqueio direto. Isso é determinado pelo nível de dopagem e espessura da região de base do tipo n. Como muitos dispositivos podem precisar bloquear tensões de vários kilovolts, o nível de dopagem dessa região precisa ser mantido relativamente baixo.

OPERAÇÃO DO TIRISTOR GATE TURN-OFF

Muitos aspectos do tiristor de desligamento Gate, GTO, são muito semelhantes aos do tiristor comum. Pode ser pensado como sendo um transistor PNP e um transistor NPN sendo conectados em uma configuração regenerativa em que uma vez ligado o sistema se mantém neste estado.

Quando um potencial é aplicado através do tiristor de desligamento da porta entre o ânodo e o cátodo, nenhuma corrente fluirá porque nenhum dos dispositivos está ligado. A corrente fluiria apenas se a tensão excedesse a tensão de ruptura e a corrente fluiria como resultado da ação da avalanche, mas esse modo não seria desejado para operação normal. Neste estado não condutor, diz-se que o tiristor de desligamento da porta está em seu modo de bloqueio direto.

Para ligar o dispositivo é necessário injetar corrente no circuito de porta do dispositivo. Quando isso é feito, ele liga TR2 no diagrama. Isso puxa o coletor desse transistor para baixo em direção à tensão do emissor e, por sua vez, isso liga o outro transistor – TR1.

O fato de o TR1 estar agora ligado garante que a corrente flua para a base do TR2 e, portanto, esse processo de feedback garante que, uma vez que o tiristor gate turn-off, como qualquer outro tiristor, seja ligado, ele permaneça ligado.

A principal capacidade do tiristor de desligamento da porta é sua capacidade de ser desligada pelo uso do eletrodo da porta no dispositivo. O desligamento do dispositivo é obtido aplicando uma polarização negativa à porta em relação ao cátodo. Isso extrai corrente da região base de TR2. A queda de tensão resultante na base começa a inverter a polarização da junção e, assim, interrompe o fluxo de corrente neste transistor – TR2.

Isso então interrompe a injeção na região de base de TR1 e isso impede o fluxo de corrente neste transistor.

Em termos da física da fase de desligamento, verifica-se que durante a fase de desligamento do GTO, a corrente é aglomerada em filamentos de corrente de densidade cada vez mais alta em áreas que são mais remotas da região do gate. Essas áreas de alta densidade de corrente ficam quentes e podem causar falha no dispositivo se a corrente não for extinta rapidamente.

Quando os filamentos de corrente são extintos, o fluxo geral de corrente para e as camadas de depleção ao redor das junções crescem – o tiristor gate turn-off entra novamente em seu estado de bloqueio direto.


Embora o tiristor gate turn-off tenha algumas semelhanças com o tiristor padrão, sua principal diferença é que ele tem a capacidade de ser desligado por tensões no gate. Isso fornece mais capacidade para o dispositivo e permite que o tiristor gate turn-off seja usado em áreas onde o tiristor padrão não pode ser usado. Assim, o tiristor de desligamento da porta é uma ferramenta útil para muitas aplicações.

Comente abaixo o que você entendeu sobre o tiristor Gate Turn-Off. Colocar nas suas próprias palavras o seu aprendizado é a melhor maneira de solidificar o conhecimento.

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