Tiristores Controlados por Efecto Campo: Dispositivos MOS-Gated y MOS-Controlados

Avances recientes en tecnología de tiristores buscan reducir la corriente de disparo de compuerta requerida para rectificadores controlados de silicio (SCRs) convencionales. Dos innovaciones notables son el Tiristor MOS-Gated (MGT) y el Tiristor MOS-Controlado (MCT).

Tiristor MOS-Gated (MGT)

El MGT integra un MOSFET de canal N en la compuerta de un SCR estándar. La corriente de drive de compuerta insignificante del MOSFET (<10 µA) satura el transistor superior (PNP), iniciando así la conducción. El dispositivo general requiere, por tanto, solo unos pocos miliamperios para disparar, una mejora significativa sobre los típicos 10–30 mA de corriente de compuerta de un SCR desnudo.

Circuito equivalente Tiristor MOS-Gated

Como el MOSFET es controlado por compuerta, el MGT no puede apagarse por un pulso de disparo inverso. El dispositivo cesará la conducción solo cuando el drive de compuerta caiga por debajo de la corriente de mantenimiento. Consecuentemente, ofrece control de apagado limitado comparado con SCRs convencionales.

Tiristor MOS-Controlado (MCT)

El MCT es un tiristor totalmente controlable que emplea un par de MOSFETs compartiendo un terminal de compuerta común. Un MOSFET dispara el dispositivo, mientras que el otro lo fuerza a apagar.

Circuito equivalente Tiristor MOS-Controlado (MCT)

Un voltaje de compuerta positivo (respecto al cátodo) enciende el MOSFET superior de canal N, permitiendo que fluya corriente de base a través del transistor PNP superior y bloqueando el par en estado encendido. El dispositivo permanece bloqueado mientras la corriente ánodo-cátodo se mantenga por encima de la corriente de mantenimiento. Cuando se aplica un voltaje de compuerta negativo (respecto al ánodo), el MOSFET inferior conduce, cortocircuitando la base-emisor del transistor NPN inferior y forzándolo a corte. Esta acción saca al transistor superior de conducción, apagando así todo el MCT. Con voltaje de compuerta cero, ninguno de los MOSFETs conduce, y el MCT retiene su último estado —encendido o apagado— exhibiendo histéresis.

El MCT puede considerarse así un IGBT con bloqueo que proporciona control total encendido/apagado vía la compuerta.

• Un Tiristor MOS-Gated usa un solo MOSFET de canal N para disparar un tiristor, entregando requisitos de corriente de compuerta extremadamente bajos.
• Un Tiristor MOS-Controlado (MCT) incorpora dos MOSFETs, permitiendo que un voltaje de compuerta positivo lo encienda y uno negativo lo fuerce a apagar; voltaje cero preserva el estado previo.