7.10: Tiristores controlados por efecto de campo

Dos tecnologías relativamente recientes diseñadas para reducir los requisitos de “activación” (corriente de activación de compuerta) de los dispositivos tiristores clásicos son el tiristor con compuerta MOS y el tiristor controlado MOS, o MCT.

El tiristor con compuerta MOS utiliza un MOSFET para iniciar la conducción a través del transistor superior (PNP) de una estructura de tiristor estándar, activando así el dispositivo. Dado que un MOSFET requiere una corriente insignificante para “conducir” (hacer que se sature), esto hace que el tiristor en su conjunto sea muy fácil de activar: (Figura abajo)

Circuito equivalente a tiristor con compuerta MOS

Dado que los SCR ordinarios son bastante fáciles de “conducir” tal como son, la ventaja práctica de usar un dispositivo aún más sensible (un MOSFET) para iniciar la activación es discutible. Además, colocar un MOSFET en la entrada de la puerta del tiristor ahora hace imposible apagarlo por una señal de disparo inverso. Solo la caída de baja corriente puede hacer que este dispositivo deje de conducir después de que haya sido enclavado.

Un dispositivo de posiblemente mayor valor sería un tiristor totalmente controlable, por lo que una pequeña señal de puerta podría activar el tiristor y obligarlo a apagarlo. Tal dispositivo sí existe, y se llama Tiristor Controlado MOS, o MCT. Utiliza un par de MOSFET conectados a un terminal de puerta común, uno para activar el tiristor y el otro para “desactivarlo”: (Figura abajo)

Circuito equivalente al tiristor controlado por MOS (MCT)

Un voltaje de puerta positivo (con respecto al cátodo) enciende el MOSFET superior (canal N), permitiendo la corriente de base a través del transistor superior (PNP), que bloquea el par de transistores en un estado “encendido”. Una vez que ambos transistores están completamente enclavados, habrá poca caída de voltaje entre el ánodo y el cátodo, y el tiristor permanecerá retenido siempre que la corriente controlada supere el valor mínimo de corriente (de retención). Sin embargo, si se aplica un voltaje de puerta negativo (con respecto al ánodo, que está casi al mismo voltaje que el cátodo en el estado enclavado), el MOSFET inferior se encenderá y “cortará” entre la base del transistor inferior (NPN) y los terminales emisores, obligándolo así a cortarlo. Una vez que el transistor NPN se corta, el transistor PNP caerá fuera de conducción y todo el tiristor se apagará. El voltaje de la puerta tiene control total sobre la conducción a través del MCT: para encenderlo y apagarlo.

Sin embargo, este dispositivo sigue siendo un tiristor. Si se aplica voltaje cero entre la puerta y el cátodo, ninguno de los MOSFET se encenderá. En consecuencia, el par de transistores bipolares permanecerá en cualquier estado en el que estuvo por último (histéresis). Entonces, un breve pulso positivo a la puerta enciende el MCT, un breve pulso negativo lo fuerza a apagarlo y ningún voltaje de puerta aplicado le permite permanecer en cualquier estado en el que ya se encuentre. En esencia, el MCT es una versión de enclavamiento del IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada).

Revisar

• Un tiristor con compuerta MOS utiliza un MOSFET de canal N para activar un tiristor, lo que resulta en un requisito de corriente de compuerta extremadamente baja.
• Un Tiristor Controlado MOS, o MCT, utiliza dos MOSFETS para ejercer un control total sobre el tiristor. Un voltaje de puerta positivo activa el dispositivo; un voltaje de puerta negativo lo obliga a apagarse. El voltaje de puerta cero permite que el tiristor permanezca en cualquier estado en el que se encontraba previamente (apagado o prendido).