El tiristor conmutado por compuerta integrada (IGCT) es un dispositivo electrónico semiconductor de potencia que se utiliza para conmutar la corriente eléctrica en equipos industriales. Está relacionado con el tiristor de apagado por compuerta (GTO) .
Fue desarrollado conjuntamente por Mitsubishi y ABB . [1] Al igual que el tiristor GTO, el IGCT es un interruptor de potencia totalmente controlable, lo que significa que se puede encender y apagar mediante su terminal de control (la compuerta ). La electrónica de control de la compuerta está integrada con el dispositivo tiristor. [2]
Un IGCT es un tipo especial de tiristor . Está formado por la integración de la unidad de compuerta con el dispositivo de oblea de tiristor conmutado por compuerta (GCT). La estrecha integración de la unidad de compuerta con el dispositivo de oblea garantiza una rápida conmutación de la corriente de conducción desde el cátodo hasta la compuerta. El dispositivo de oblea es similar a un tiristor de apagado por compuerta (GTO). Se pueden encender y apagar mediante una señal de compuerta y soportan tasas más altas de aumento de voltaje (dv/dt), de modo que no se requiere un amortiguador para la mayoría de las aplicaciones.
La estructura de un IGCT es muy similar a la de un tiristor GTO. En un IGCT, la corriente de apagado de la compuerta es mayor que la corriente del ánodo. Esto da como resultado una eliminación completa de la inyección de portadores minoritarios desde la unión PN inferior y tiempos de apagado más rápidos. Las principales diferencias son una reducción en el tamaño de la celda y una conexión de compuerta mucho más sustancial con una inductancia mucho menor en el circuito de control de la compuerta y la conexión del circuito de control. Las corrientes de compuerta muy altas y el rápido aumento de dI/dt de la corriente de compuerta significan que no se pueden usar cables normales para conectar el control de la compuerta al IGCT. La PCB del circuito de control está integrada en el encapsulado del dispositivo. El circuito de control rodea el dispositivo y se utiliza un conductor circular grande que se conecta al borde del IGCT. La gran área de contacto y la corta distancia reducen tanto la inductancia como la resistencia de la conexión.
Los tiempos de apagado mucho más rápidos del IGCT en comparación con los del GTO le permiten operar a frecuencias más altas, hasta varios kHz durante períodos de tiempo muy cortos. Sin embargo, debido a las altas pérdidas de conmutación , la frecuencia de operación típica es de hasta 500 Hz.
Silicio dopado por transmutación de neutrones utilizado como sustrato base del IGCT. [4]
Los IGCT, en aplicaciones de alta potencia, son sensibles a los rayos cósmicos. Para reducir las disfunciones inducidas por los rayos cósmicos, se requiere un mayor espesor en la base n − . [4]
Los IGCT están disponibles con o sin capacidad de bloqueo inverso. La capacidad de bloqueo inverso aumenta la caída de tensión directa debido a la necesidad de tener una región P1 larga y poco dopada.
Los IGCT capaces de bloquear la tensión inversa se conocen como IGCT simétricos, abreviados como S-IGCT. Por lo general, la tensión nominal de bloqueo inverso y la tensión nominal de bloqueo directo son las mismas. La aplicación típica de los IGCT simétricos es en inversores de fuente de corriente.
Los IGCT incapaces de bloquear la tensión inversa se conocen como IGCT asimétricos, abreviados como A-IGCT. Por lo general, tienen una capacidad de ruptura inversa de decenas de voltios. Los A-IGCT se utilizan cuando se aplica un diodo de conducción inversa en paralelo (por ejemplo, en inversores de fuente de tensión) o cuando nunca se produciría tensión inversa (por ejemplo, en fuentes de alimentación conmutadas o choppers de tracción de CC).
Los IGCT asimétricos se pueden fabricar con un diodo de conducción inversa en el mismo encapsulado. Se conocen como RC-IGCT, por sus siglas en inglés, IGCT de conducción inversa.
Las principales aplicaciones son en inversores de frecuencia variable , variadores, tracción e interruptores de desconexión rápida de CA. Se pueden conectar varios IGCT en serie o en paralelo para aplicaciones de mayor potencia.
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda ){{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )