Integrated Gate Commutated Thyristor

Lucrarea se refera la avantajele utilizarii dispozitivelor semiconductor de tip I.G.C.T., care asigura atat costuri mai reduse in constructia convertoarelor cat si reducerea complexitatii sistemelor de reglare, control si supraveghere a intregului convertor, aducand avantaje considerabile in raport cu cele realizate cu tiristoare G.T.O. si I.G.B.T.. Cele mai importante avantaje ale tehnologiei I.G.C.T., prezentate in aceasta lucrare sunt: permit operarea fara dispozitive de protectie la scurtcircuite cu beneficii importante in costurile de fabricatie cat si in exploatare, permite eleborarea de proiecte simple atat pentru redresoare cat si pentru invertoare cu jumatate din pierderile tehnologiilor alternative.

1.1 Justificarea alegerii temei

Introducerea pe scara larga a dispozitivelor I.G.B.T. a adus imbunatatirii remarcabile in sensul ca amorsarea respectiv stingerea s-a realizat mai rapid cu specificarea doar la retelele de joasa tensiune.

Tendinta de-a lungul anilor a fost pentru specialisti sa proiecteze dispozitive care sa comute energia insasi, si prea putina atentie a fost acordata complexitatii acestor convertoare.

Pierderile sunt semnificative la toate etapele de functionare (inchis, deschis, comutatie inchisa si deschisa).

Pentru tensiuni medii la convertoarele construite cu G.T.O. avem pierderi si la starile inchis si deschis, dar acestea devin considerabile la inchidere.

Aceste circuite suplimentare folosite pentru procesul de blocare sunt necesare datorita nesimetriei la stingerea dispozitivelor. Consumul energetic al acestor circuite este mai mare de jumatate din puterea echipamentului principal la care se mai adauga si pierderile in conductie ale dispozitivelor.

Din dispozitivele de tip I.G.B.T. au pierderi mai mari in conductie, dar comutatrea este omogena deoarece acestea nu au nevoie de elemente de siguranta. Totusi acestea nu sunt disponibile pentru comutari directe la toate nivelele de tensiune.

Pentru a depasi acest neajuns, trebuie sa se proiecteze convertoare montate in cascada in asa fel incat sa satisfaca pe deplin cerintele impuse de nivelul de tensiune, crescand prin aceasta simtitor complexitatea, marind pierderile si reducand siguranta sistemului.

Pentru reducerea pierderilor si scaderea temperaturii de lucru a dispozitivelor I.G.B.T. s-a recurs la marirea suprafetei de siliciu, dar aceastea au contribuit la marirea costului echipamentului

Convertorul ideal trebuie sa comute ca un I.G.B.T la stingere si sa conduca cu un tiristor G.T.O. cu costuri de fabricatie scazute si randamente mari.

Aceste deziderate se pot obtine prin folosirea dispozitivelor semicomandate de tip I.G.C.T..

Tehnologia de fabricatie a dispozitivului I.G.C.T. este o combinatie de proiecte a tehnologiilor de fabricatie a tiristoarelor pn pn, a triacelor, I.G.B.T. si G.T.O..

Practic acest dispozitiv permite ca in cadrul structurii sale sa se petreaca comutari ale enegiei caracteristice G.T.O. la conductie si I.G.B.T. la blocare cu viteze considerable.

2. The Integrated Gate Commutated Thyristor (I.G.C.T.), un nou salt de eficienta

I.G.C.T.-ul este un G.C.T. ameliorat, cu un strat tampon reprezentat prin reducerea grosimii zonei active 'n' si imbunatatirea comportarii in conductie prin introducerea unui anod transparent. Pierderile in conductie si comutatie sunt sensibil reduse. Datorita conceptiei stratului tampon, grosimea cristalului semiconductor e mult redusa (1/3), la aceleasi performante de blocare. Anodul transparent e un anod foarte subtire care permite unei parti din electroni, recombinarea la interfata de contact cu metalul, diminuand eficacitatea anodului-emitor fara a-l scurta, astfel incat se poate introduce stratul tampon, iar distributia campului electric pe structura sa fie trapezoidala, ceea ce confera componentei o tensiune de linie ridicata si o mare imunitate la radiatii cosmice. In figura 2.1 se poate observa diferentele dintre tehnologia standard de realizare a dispozitivului si tehnologia anod transparent realizata cu strat tampon.

Carti:

Florin Ionescu, 'Note de curs';

Florin Ionescu, Smaranda Nitu, Mina Emil Rosu, 'Preocupari Actuale In Domeniul Electroniciii de Putere', BUCURESTI 2001;

Articole:

Petru Postolache, Fanica Vatra, Societatea Inginerilor Enerticieni din Romania, 'Producerea Distribuita si Regenerabile. Energie eoliana' ; Leonardo ENERGY.

S Klaka, M Frecker, H Gruning, 'Communicated Thyristor: A New High-Eeficiency, High-Power Swich for Series or Snubberless Operation '; PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL POWER CONVERSION CONFERENCE, 1997.

Resurse Internet:

http://library.abb.com

http://en.wikipedia.org