FACULDADE SANTO AGOSTINHO FSACURSO: BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICADISCIPLINA: ELETRNICA DE POTNCIAPROFESSOR: EDVAN CARNEIRO TURMA: 25N7ADISPOSITIVOS TIRISTORES (GTO, DIAC E TRIAC) NATLIA BARBOSA DE MORAES TRINDADETERESINA (PI), MAIO DE 2015

NATLIA BARBOSA DE MORAES TRINDADEDISPOSITIVOS TIRISTORES (GTO, DIAC E TRIAC)

TERESINA (PI), MAIO DE 2015

GTO (Tiristor de desligamento por porta)O tiristor de desligamento por porta uma chave semicondutora de potncia que passa para o estado ligado como um SCR normal, isto , com um sinal positivo na porta. Alm disso, pode passar para o estado desligado por meio de uma corrente de porta negativa. Tanto as operaes em estado ligado como as em estado desligado so, portanto, controladas pela corrente de porta. Uma segunda caracterstica muito importante do GTO so suas qualidades melhoradas de chaveamento.

Todos os tiristores s se desligam quando a corrente cai abaixo da corrente de manuteno, o que exige circuitos especiais de desligamento em certos casos. O GTO permite o desligamento pelo gate, por pulso negativo de alta corrente, da o nome (GateTurnOff, desligamento pelo gate).Estruturalmente, similar ao SCR, mas a dopagem e a geometria da camada do gate permitem minimizar o sobreaquecimento durante o desligamento (o que destruiria um SCR). O desligamento feito em geral atravs de descarga de um capacitor.O tempo de ligao similar ao do SCR, mas o de desligamento muito menor. Isso permite o uso desses dispositivos em aplicaes de alta velocidade. Os GTOs tambm tem quedas de tenso mais altas no estado ligado e corrente de fuga menor. So usados em acionadores de motores, fontes de alimentao de funcionamento contnuo, compensadores reativos volt-ampere estticos, choppers e inversores em nvel de alta potncia. A estrutura de um GTO quase igual a de um SCR, possuem smbolos semelhantes, apenas observando-se a indicao de que ele pode ser desligado por um sinal aplicado porta. Na figura 1 mostramos a estrutura e os smbolos adotados para representar esse componente.

Figura 1 Estrutura e smbolo do GTO

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO

O GTO possui uma estrutura de quatro camadas, tpica dos componentes da famlia dos tiristores. Sua caracterstica principal sua capacidade de entrar em conduo e bloquear atravs de comandos adequados no terminal de gate.Quando o nodo (A) torna-se positivo em relao ao ctodo (K) e um sinal positivo em relao ao ctodo (K) e um sinal positivo for aplicado na porta, o GTO passar para o estado ligado. Permanecer assim at que a corrente do nodo alcance um valor abaixo da corrente de sustentao. Para o dispositivo passar para o estado desligado, basta aplicar um sinal negativo na porta.A figura 2 mostra o smbolo do GTO e uma representao simplificada dos processos de entrada e sada de conduo do componente.A aplicao de uma polarizao reversa na juno gate-catodo pode levar ao desligamento do GTO. Portadores livres (lacunas) presentes nas camadas centrais do dispositivo so atrados pelo gate, fazendo com que seja possvel o restabelecimento da barreira de potencial na juno J2.

Figura 2 - Smbolo, processos de chaveamento e estrutura interna de GTO.O funcionamento do GTO possvel devido a alguns fatores, como por exemplo:

Facilidade de extrao de portadores pelo terminal de gate. Isto possibilitado pelo uso de dopantes com alta mobilidade;

Desaparecimento rpido de portadores nas camadas centrais. Uso de dopante com baixo tempo de recombinao. Isto implica que um GTO tem uma maior queda de tenso quando em conduo, comparado a um SCR de mesmas dimenses;

Suportar tenso reversa na juno porta-catodo, sem entrar em avalanche. Menor dopagem na camada de catodo;

Absoro de portadores de toda superfcie condutora. Regio de gate e catodo muito interdigitada, com grande rea de contato.Diferente do SCR, um GTOpodeno ter capacidade de bloquear tenses reversas.CURVA CARACTERISTICADesde que o GTO esteja submetido a condies de alto di/dt, necessrio que o sinal de gate tambm tenha rpido crescimento, tendo um valor de pico relativamente elevado. Deve ser mantido neste nvel por um tempo suficiente (tw1) para que a tenso Vakcaia a seu valor de conduo direta. conveniente que se mantenha a corrente de gate durante todo o perodo de conduo, especialmente se a corrente de anodo for pequena, de modo a garantir o estado "ligado". A figura 3 ilustra as formas de corrente recomendadas para a entrada em conduo e tambm para o desligamento.

Figura 3 - Formas de onda tpicas do circuito de comando de porta de GTO.

Vantagens e Desvantagens em relao ao scrOs GTOs tm algumas vantagens sobre os SCRs, como por exemplo:

Eliminao de componentes de comutao em comutaes foradas, resultando em redues de custo, peso e volume;

Reduo de rudos acsticos e eletromagnticos, devido eliminao de "estrangulamentos" de comutao;

Desligamento mais rpido, permitindo maiores freqncias de chaveamento;

Melhoria na eficincia dos conversores.A principal desvantagem do GTO, quando comparados ao SCR o aumento na amplitude da corrente de porta necessria para a mudana de estado. preciso mais corrente para desligar o dispositivo do que para liga-lo. O GTO tem tambm capacidade reduzida de bloqueio de tenso inversa, precisando de um diodo reverso usado em paralelo com o SCR.

As perdas de potncia so maiores do que no SCR, por causa das perdas na conduo aumentadas. Outra desvantagem a exigncia do uso de um circuito snubber polarizado com capacitores, resistores e um diodo. Tambm possui um circuito de porta complexo e apresenta perdas de comutao.DIAC

O DIAC uma chave semicondutora de trs camadas e dois terminais. Ela opera como dois diodos ligados em comutao em srie, ou seja, um comutador de onda completa ou bidirecional que dispara nos dois sentidos e ambas as polaridades. DIAC significa (diode AC switch diodo comutador AC). O DIAC usado normalmente para ativar um Triac ou um Tiristor. O DIAC colocado tipicamente em srie com a porta (GATE) de um TRIAC. Os DIACs so usados frequentemente em conjunto com TRIAC porque estes dispositivos no disparam simetricamente em conseqncia das ligeiras diferenas entre as duas partes do dispositivo.

Figura 4 Smbolo e estrutura do DIAC.PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

A nica maneira de o dispositivo passar para o estado ligado excedendo a tenso de disparo. Para passar do estado de bloqueio para o estado de conduo, preciso ultrapassar a tenso de ruptura (VR), rompendo assim, a juno polarizada inversamente, podendo a corrente fluir em ambos sentidos. Para voltar ao estado de bloqueio, basta remover a tenso por alguns instantes. Para interromper a conduo de um diac, reduz-se a corrente para um valor abaixo do valor de manuteno, especifico do componente. O DIAC pode ser chaveado de desligado para ligado para qualquer das polaridades de tenso o que o torna til em aplicaes AC.

CURVA CARACTERISTICAA curva caracterstica do DIAC exibe no primeiro e terceiro quadrante as mesmas caractersticas de tenso e corrente, quando o nodo 1 estiver em um potencial mais alto do que o nodo 2, uma pequena corrente de fuga fluir at a tenso de disparo Vbo, alm da qual o DIAC conduz. A tenso vai a um valor baixo e fica relativamente constante. Entretanto, a corrente pode passar rapidamente para um valor alto, limitadasomente pelo circuto externo. Um comportamento semelhante ocorre quando o nodo 2 estiver em potencial mais alto do que o nodo 1. As tenses de disparo so muito prximas.

Figura 5 - Smbolo, estrutura e circuito equivalente do SCR.

TRIACO TRIAC um DIAC com um terminal de porta adicionado para controlar a passagem ao estado ligado. Ele capaz de conduzir corrente em ambas as direes, direta e inversa, e pode ser controlado por um sinal de porta, positivo ou negativo

Tambm pode ser denominado como um componente eletrnico equivalente a dois retificadores controlados de silcio (SCR/tiristores) ligados em antiparalelo e com o terminal de disparo gate ligados juntos. Este tipo de ligao resulta em uma chave eletrnica bidirecional que pode conduzir a corrente eltrica nos dois sentidos. O TRIAC faz parte da famlia de transistores de potncia.

Figura 6 - Smbolo, estrutura e circuito teste do TRIAC.Um TRIAC pode ser disparado tanto por uma tenso positiva quanto negativa aplicada no eletrodo de disparo (gate). Uma vez disparado, o dispositivo continua a conduzir at que a corrente eltrica caia abaixo do valor de corte, como o valor da tenso final da metade do ciclo de uma corrente alternada. Isto torna o TRIAC um conveniente dispositivo de controle para circuitos de corrente alternada ou CA, que permite acionar grandes potncias com circuitos acionados por correntes da ordem de mA.O TRIAC mais econmico e fcil de controlar. Caso a potncia a ser regulada seja maior do que os valores nominais do dispositivo possvel usar um par de SCRs. Uma das limitaes do dispositivo a baixa velocidade, que restringe a frequncia operacional a algumas centenas de hertz. Os TRIACS so, portanto, usados apenas para regular a tenso AC de 60 Hz em aplicaes como iluminao controles de velocidade de motores e de aquecimento em rels AC de estado slido.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

Os TRIACs assim como os SCRs, no so construdos para operar com tenso de avalanche direta, so projetados para fechar por meio de disparo e abrir por meio de baixa corrente. Porm, exibe as mesmas caractersticas de corrente e tenso nas duas direes. O dispositivo ativado quando submetido a uma corrente de gate suficientemente alta e desativado pela simples reduo de sua corrente andica abaixo do valor de manuteno (IH).CURVA CARACTERISTICA

A curva caracterstica mostra a corrente atravs do TRIAC, resultado da avalanche quando uma tenso de ruptura (VBO) aplicada entre os terminais anodo 1 e anodo 2. A avalanche ocorre quando a tenso entre os terminais A1 e A2 eleva-se a ponto de desenvolver uma corrente interna suficiente alta para provocar a conduo do dispositivo.

Figura 7 - Curva caracterstica do TRIAC.REFERNCIAS

Disponvel em: < http://www.gta.ufrj.br/grad/01_1/gto/>. Acesso em: 03 maio 2015. Disponvel em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAduYAA/dispositivos -semicondutores-potencia-chaves-semicondutoras-potencia-tiristores-scr-gto-mct-igct. Acesso em: 03 maio 2015.

Disponvel em: < https://www.sites.google.com/site/circuitoamigotecnologia/ componentes-eletronicos/diac. Acesso em: 03 maio 2015. Disponvel em: < http://www.ele.ita.br/~atinoco/graduacao/ele_59/Lab8_triac_

_v1p1.pdf. Acesso em: 03 maio 2015. Disponvel em: < http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/ 878-conheca-o-gto-e-igct-art122. Acesso em: 03 maio 2015.PESQUISA sobre: DISPOSITIVOS TIRISTORES (GTO, DIAC E TRIAC), DA DISCIPLINA DE ELETRNICA DE POTNCIA, DO CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICA DA FACULDADE SANTO AGOSTINHO, PARA OBTENO DE NOTA. PROFESSOR ORIENTADOR: EDVAN CARNEIRO.