Qu'est-ce que le thyristor d'arrêt de porte et son fonctionnement

"Thyristor" est un dispositif semi-conducteur qui est couramment utilisé comme commutateur dans les circuits de puissance. Avec des couches alternées de matériaux de type P et de type N, le thyristor est conçu comme une structure à quatre couches. Il est disponible en modèles à deux et trois fils. La conception à trois fils du thyristor se compose d'une anode, d'une cathode et d'un fil de grille. Le thyristor commence généralement à conduire lorsque le fil de gâchette est déclenché avec le courant et une fois allumé, le thyristor conduit en continu jusqu'à ce que la tension de l'appareil soit inversée ou supprimée. Pendant longtemps, c'était le seul moyen de désactiver un thyristor, ce qui le rendait difficile à appliquer pour les applications à courant continu. Plus tard, une conception plus récente a été introduite qui a supprimé cet inconvénient sur le thyristor en mettant en œuvre un moyen facile d'allumer et d'éteindre le thyristor. Ce nouveau design a été nommé "Gate Turnoff Thyristor". Qu'est-ce que le Gate Turnoff Thyristor ? C'est l'une des conceptions à trois fils de Thyristor. Comme son nom l'indique, GTO est une conception améliorée de thyristor qui peut être à la fois activé et désactivé avec l'application d'un déclencheur de courant au circuit de porte. Cette caractéristique de Gate Turnoff Thyristor permet l'application de dispositifs où le courant continu est utilisé, ce qui n'était pas le cas pour les thyristors antérieurs. Principes de base du thyristor d'arrêt de porte Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des principes de base du thyristor d'arrêt de porte : le thyristor d'arrêt de porte est un thyristor à semi-conducteur haute puissance. , GTO nécessite des circuits externes supplémentaires pour contrôler les courants d'activation et de désactivation. Cet appareil a été inventé chez "General Electric". GTO est un dispositif à semi-conducteur actif. -plomb et Gate-plomb. Le symbole du thyristor d'arrêt de porte est très similaire à celui du thyristor SCR, à l'exception de la borne de porte. Le thyristor d'arrêt de porte est capable d'allumer et d'éteindre l'appareil. Comme cette fonction est présentée à la borne de porte, la borne de porte est représentée avec une connexion fléchée bidirectionnelle qui symbolise cette caractéristique du thyristor. La figure ci-dessous montre le symbole du thyristor d'arrêt de porte.Symbole du thyristor d'arrêt de porte Structure du thyristor d'arrêt de porte Le thyristor d'arrêt de porte a une structure PNP -P à quatre couches. Les régions sont représentées par P+, N-, P, N+. L'anode du dispositif est connectée à une couche P+ fortement dopée. La cathode du dispositif est connectée à une couche N+ fortement dopée. Gate est également connecté à une autre région P+ fortement dopée. La structure de GTO est illustrée ci-dessous.Gate Turnoff Thyristor StructureOperation Pour comprendre le fonctionnement du Gate Turnoff Thyristor, il faut regarder à la fois son mécanisme d'activation et de désactivation. à son terminal de porte. Mais ce processus d'activation de GTO n'est pas aussi fiable que celui de SCR. Mécanisme d'arrêt Pour désactiver un thyristor d'arrêt de grille, une impulsion de grille négative par rapport à la cathode est appliquée à la borne de grille. L'application sur impulsion négative évacue les porteurs de charge des régions d'anode et de grille. Habituellement, GTO a la capacité de bloquer la tension inverse. Mais il a une capacité de blocage inférieure. Ainsi, les GTO sont connectés en parallèle pour augmenter sa résistance à la désactivation. Le GTO qui peut bloquer la tension inverse est connu sous le nom de thyristors GTO symétriques, S-GTO. Le GTO qui ne peut pas bloquer la tension inverse est connu sous le nom de thyristors GTO asymétriques, A-GTO. S-GTO est utilisé comme onduleurs de source de courant. A-GTO est utilisé comme onduleurs de source de tension, hacheurs de traction CC. Caractéristiques VI Les caractéristiques VI de GTO sont les suivantes. À ce stade, la jonction couche N+, couche P sera polarisée en inverse ainsi que la jonction couche N, couche P+. Ainsi, ces deux jonctions polarisées inversées ne permettront pas le passage du courant de la cathode à l'anode. Par conséquent, un courant très faible circule dans le dispositif lorsqu'il est en polarisation inverse. Lorsqu'une panne se produit dans cette région, un flux de courant plus important se produit. Caractéristiques de la polarisation directe Dans la condition de polarisation directe, l'anode est positive par rapport à la cathode. Maintenant, les jonctions N+, P et N-, P+ sont toutes les deux en condition de polarisation directe. Ici, la jonction centrale, P,-N est polarisée en inverse. De ce fait, seule une faible quantité de courant circule avant la rupture de la jonction. À ce stade, si une impulsion positive est appliquée, une panne se produit et l'appareil s'allume. Après la panne, une plus grande quantité de courant circule dans le circuit. Une fois l'appareil allumé, il faut appliquer une impulsion de porte négative pour éteindre GTO. Ici, l'impulsion de grille négative appliquée doit être d'un tiers à un cinquième de la tension d'anode, c'est-à-dire 1/3 * tension d'anode. Cette cote de portail doit également être respectée lors de l'achat de l'appareil.Caractéristiques GTOPour un thyristor GateTurnoff avec des valeurs VI de 1600v, la tension de mise sous tension de 350A est de 3.4 volts. Le temps d'activation de GTO est de 2 microsecondes, ce qui est beaucoup plus rapide que SCR, qui prend 8 microsecondes pour s'allumer. GTO est dix fois plus rapide que SCR. Le temps d'arrêt pour GTO est de 15 microsecondes. GTO peut fonctionner à des fréquences aussi élevées que 1 kHz. Le courant de grille à appliquer pour allumer le GTO est de 2 ampères et pour éteindre la tension de grille requise est de 200 ampères, ce qui est beaucoup trop élevé. Pour cette raison, une conception de circuit complexe est requise à la borne de porte de GTO. Il existe de nouvelles versions de GTO introduites sur le marché, connues sous le nom de thyristors à commutation de porte intégrée, IGCT, qui comportaient un amplificateur intégré à la borne de porte, de sorte que l'appareil peut fonctionner à un courant de coupure inférieur. ApplicationsLes applications de GTO incluent les suivantes Les GTO sont utilisés dans les circuits d'attaque CA, les hacheurs CC, les disjoncteurs CC et les systèmes de chauffage par induction. Ceux-ci sont également appliqués dans les onduleurs haute puissance et les entraînements de moteur à vitesse variable. De nos jours, les thyristors à commutation de grille sont remplacés par des thyristors à commutation de grille intégrés. Pour faciliter le processus de désactivation, le thyristor à commutation de grille est construit en connectant un grand nombre de thyristors en parallèle. Même après avoir allumé l'appareil, pour une meilleure fiabilité, au moins une petite quantité de courant de grille doit être conservée. Le thyristor d'arrêt de porte est également fourni avec un circuit d'amortissement pour protéger l'appareil contre la surchauffe et les dommages pendant le processus de mise en marche. Pour désactiver un thyristor d'arrêt de porte, quel courant est appliqué ?

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