Tiristor

Um tiristor é um componente eletrónico semicondutor frequentemente utilizado em eletrónica para controlar e regular correntes e tensões elevadas. Pode ser descrito como um interrutor eletrónico que conduz ou bloqueia sob determinadas condições. Na eletrónica de potência, é particularmente adequado para aplicações em que é necessário comutar com segurança potências eléctricas elevadas.

Um tiristor é constituído por quatro camadas de silício dopadas alternadamente (estrutura p-n-p-n). Cada camada desempenha uma função específica no comportamento do fluxo de corrente. A estrutura é semelhante em partes à de um transístor, e o tiristor pode ser representado num circuito equivalente como uma combinação de um transístor PNP e NPN.

1. estrutura e função

As quatro camadas semicondutoras formam três junções pn, gerando assim um comportamento de controlo complexo. O componente tem três ligações:

• Ânodo (A)
• Cátodo (K)
• Portão (G)

A porta, que pode ser comparada na sua função à base de um transístor, é utilizada para acender o tiristor. O tiristor permanece num estado bloqueado enquanto não houver corrente de controlo a passar pela porta. Só quando é aplicado um impulso curto à porta é que o componente se inflama – a corrente flui agora através do tiristor do ânodo para o cátodo. Este estado permanece, mesmo quando o impulso da porta termina, enquanto uma corrente mínima, a chamada corrente de retenção, flui através do componente.

O tiristor apresenta, portanto, um comportamento biestável: Ou é totalmente condutor ou totalmente bloqueador. É também por vezes referido como um retificador controlado por silício (SCR), que significa “retificador controlado por silício”. Este termo realça a estreita relação com o díodo, com a diferença de que o tiristor pode ser controlado por um impulso de porta.

2. comparação com díodos e transístores

Em comparação com o díodo, que conduz sempre quando é operado no sentido da frente, o tiristor é um componente controlável. A condução só se inicia após um impulso específico na porta. Ao contrário do transístor, que funciona continuamente através de um controlo da corrente de base, o tiristor mantém o seu estado condutor de forma independente – até que a corrente desça abaixo da corrente de retenção ou seja interrompida por medidas externas.

A realimentação interna entre as camadas assegura este comportamento de auto-retenção, que pode ser ilustrado pelos transístores (PNP e NPN) apresentados no circuito equivalente.

3. Outros tipos de tiristores: Triac e outros

Para além do tiristor clássico, existem outros tipos que são mais adequados em função da aplicação:

• Triac: Um componente que funciona e é rotulado como dois tiristores acoplados em oposição. É frequentemente utilizado em aplicações de corrente alternada, por exemplo, em reguladores de intensidade luminosa ou controlos de motores.
• Diac: Serve como elemento de ignição para o triac.
• GTO (Gate Turn-Off Thyristor): Também pode ser desligado novamente através da porta.
• IGCT (tiristor integrado comutado por porta): Tiristor de alto desempenho para transmissão de energia.

4. aplicações em eletrónica de potência

Os tirístores são utilizados em muitas áreas onde é necessário comutar tensões e correntes elevadas:

• Controlos do ângulo de fase
• Controlos do motor
• Conversores e rectificadores de energia
• Controlos do aquecimento
• Reguladores de fluxo luminoso e controlos para aparelhos domésticos
• Equipamento de soldadura

A capacidade de comutar altas potências com baixo esforço de controlo torna-os particularmente adequados para aplicações industriais e fornecimento de energia.

5. vantagens e desvantagens

Vantagens:

• Alto desempenho com baixa perda de potência
• Robusto e duradouro
• Ativação simples com um impulso curto
• Resistência a altas tensões e correntes

Desvantagens:

• Não é possível desligar diretamente através do portão (exceto em tipos especiais)
• Propenso a ignição não intencional com aumentos acentuados de tensão
• Menos flexível do que os transístores modernos

Conclusão

O tiristor é um componente central da eletrónica de potência moderna. Combina as propriedades dos díodos e dos transístores e permite a comutação fiável de grandes correntes graças à sua estrutura especial constituída por quatro camadas de semicondutores. Tipos especiais, como o triac ou o GTO, alargam a sua gama de aplicações. Apesar das novas tecnologias, o tiristor continua a ser um componente comprovado e versátil em muitas áreas.