O que é Gate Turnoff Thyristor e seu funcionamento

“Tiristor” é um dispositivo semicondutor popularmente usado como interruptor em circuitos de energia. Com camadas alternadas de materiais do tipo P e do tipo N, o tiristor é projetado como uma estrutura de quatro camadas. Ele está disponível em designs de duas e três vias. O design de três derivações do tiristor consiste em um ânodo, um cátodo e uma derivação de Gate. O tiristor geralmente começa a conduzir quando o condutor do gate é acionado com a corrente e, uma vez ligado, o tiristor conduz continuamente até que a tensão do dispositivo seja revertida ou removida. Por muito tempo, essa foi a única maneira de desligar um tiristor, o que dificultou a aplicação para aplicações de corrente contínua. Posteriormente, foi introduzido um novo design que removeu esta desvantagem do tiristor, implementando uma maneira fácil de LIGAR e DESLIGAR o tiristor. Este novo design foi denominado “Gate Turnoff Thyristor”. O que é Gate Turnoff Thyristor? Gate Turnoff Thyristor também é popularmente conhecido como “GTO”. Este é um dos designs de três condutores do Thyristor. Como o nome sugere, GTO é um projeto aprimorado de tiristor que pode ser tanto LIGADO quanto DESLIGADO com a aplicação do gatilho de corrente para o circuito do portão. Este recurso do tiristor de desligamento de porta permite a aplicação de dispositivos onde DC é usado, o que não era o caso dos tiristores anteriores. Princípios básicos do tiristor de desligamento de porta Listados abaixo estão alguns dos princípios básicos do tiristor de desligamento de porta: O tiristor de desligamento de porta é um tiristor semicondutor de alta potência. Esses são interruptores totalmente controláveis ​​que podem realizar as funções de LIGAR e DESLIGAR. Para evitar a destruição do dispositivo durante a operação. , GTO requer circuitos externos adicionais para controlar as correntes de LIGAR e DESLIGAR. Este dispositivo foi inventado pela "General Electric". O GTO é um dispositivo semicondutor ativo. -lead e Gate-lead. O símbolo do tiristor de desligamento do portão é muito semelhante ao tiristor SCR, exceto pelo terminal do portão. Gate Turnoff Thyristor é capaz de LIGAR e DESLIGAR o dispositivo. Como essa função é exibida no terminal do portão, o terminal do portão é representado por uma conexão de seta bidirecional que simboliza esse recurso do tiristor. A figura abaixo mostra o símbolo do tiristor de desligamento do portão.Símbolo da estrutura do tiristor de desligamento de portão do tiristor de desligamento de portão ThyristorGate O tiristor de desligamento tem uma estrutura PNP -P de quatro camadas. As regiões são representadas como P +, N-, P, N +. O ânodo do dispositivo está conectado a uma camada P + fortemente dopada. O cátodo do dispositivo é conectado a uma camada N + fortemente dopada. Gate também está conectado a outra região P + fortemente dopada. A estrutura do GTO é mostrada abaixo.Estrutura do tiristor de desligamento de portaOperação Para entender a operação do tiristor de desligamento de porta, é preciso olhar tanto para ligar quanto para desligar o mecanismo. Mecanismo de ligar Semelhante ao SCR, um GTO pode ser ligado aplicando um pulso positivo em relação ao cátodo, ao seu terminal de portão. Mas esse processo de ativação do GTO não é tão confiável quanto o do SCR. DESLIGUE o mecanismo Para DESLIGAR um tiristor de desligamento de porta, um pulso de porta negativo em relação ao cátodo é aplicado no terminal de porta. A aplicação em pulso negativo evacua os portadores de carga das regiões do ânodo e da porta. Normalmente, o GTO tem a capacidade de bloquear a tensão reversa. Mas tem uma capacidade de bloqueio inferior. Portanto, os GTOs são conectados em paralelo para aumentar sua resistência ao desligamento. O GTO que pode bloquear a tensão reversa é conhecido como tiristores GTO simétricos, S-GTO. O GTO que não consegue bloquear a tensão reversa é conhecido como tiristores GTO assimétricos, A-GTO. S-GTO é usado como inversores de fonte de corrente. A-GTO é usado como inversores de fonte de tensão, choppers de tração CC. Características de VIAs características de VI do GTO incluem o seguinte. Características de polarização reversa Na condição de polarização reversa, o cátodo é positivo em relação ao ânodo. Neste ponto, a camada N +, a junção da camada P será polarizada reversamente, assim como a camada N, a junção da camada P +. Assim, essas duas junções polarizadas invertidas não permitirão o fluxo de corrente do cátodo para o ânodo. Consequentemente, uma corrente muito menor flui no dispositivo quando em uma condição de polarização reversa. Quando ocorre uma ruptura nessa região, ocorre um fluxo de corrente maior. Características de polarização direta Na condição de polarização direta, o ânodo é positivo em relação ao cátodo. Agora, ambas as junções N +, P e N-, P + estão em condição polarizada direta. Aqui, a junção central, P, -N obtém polarização reversa. Devido a isso, apenas uma pequena quantidade de corrente flui antes da quebra da junção. Nesse ponto, se um pulso positivo for aplicado, ocorre uma falha e o dispositivo é ligado. Após a quebra, maior quantidade de corrente flui no circuito. Uma vez que o dispositivo é ligado, é necessário aplicar um pulso de porta negativa para desligar o GTO. Aqui, o pulso de porta negativo aplicado deve ser de um terço a um quinto da voltagem do ânodo, ou seja, 1/3 * da voltagem do ânodo. Esta classificação da porta também deve ser observada ao comprar o dispositivo.Características GTOPara um tiristor GateTurnoff com classificações VI de 1600 V, a tensão de ativação de 350 A é de 3.4 volts. O tempo de ativação do GTO é de 2 microssegundos, muito mais rápido do que o SCR, que leva 8 microssegundos para ser ativado. GTO é dez vezes mais rápido que SCR. O tempo de desligamento do GTO é de 15 microssegundos. O GTO pode operar em frequências de até 1kHz. A corrente do Gate a ser aplicada para LIGAR o GTO é de 2 amperes e para DESLIGAR a tensão do gate necessária é de 200 Amperes, o que é muito alto. Devido a isso, um projeto de circuito complexo é necessário no terminal do gate do GTO. Existem versões mais recentes de GTO introduzidas no mercado conhecidas como tiristores comutados de porta integrada, IGCT, que tinha um amplificador embutido no terminal de porta, para que o dispositivo possa operar em uma corrente de desligamento mais baixa. Aplicações As aplicações de GTO incluem o seguinte .GTOs são usados ​​em drivers AC, choppers DC, disjuntores DC e sistemas de aquecimento por indução. Eles também são aplicados em inversores de alta potência e acionamentos de motor de velocidade variável. Atualmente, os tiristores de desligamento de porta estão sendo substituídos por tiristores comutados de porta integrados. Para auxiliar no processo de desligamento, o tiristor de desligamento de porta é construído conectando um grande número de tiristores em paralelo. Mesmo depois de ligar o dispositivo, para melhor confiabilidade, pelo menos uma pequena quantidade de corrente de porta deve ser retida. O tiristor de desligamento da porta também é fornecido com um circuito de amortecimento para proteger o dispositivo de superaquecimento e danos durante o processo de ativação. Para desligar um tiristor de desligamento de porta, qual corrente é aplicada?

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