Thyristor

 

Un thyristor, dénommé aussi SCR (Silicon Controlled Rectifier, redresseur contrôlé au silicium) est un redresseur au silicium comme une diode, mais composé de quatre couches de silicium (contre deux pour la diode), et dont la conduction dans le sens direct est commandée par une électrode supplémentaire appelée "Gâchettes". Ce composant comporte trois électrodes : la cathode, l'anode et la gâchette. Contrairement au triac, le thyristor est unidirectionnel, il ne peut laisser passer le courant que dans un seul sens. 

Notation (appellation) du composant

La notation par lettres et chiffres du composant repose sur une normalisation dont quelques détails sont donnés à la page Notation des composants.

Conditions de déclenchement

Lorsque la tension sur l'anode est négative par rapport à la cathode, le composant se comporte comme une diode normale polarisée en inverse, et ne conduit donc pas. Si la tension d'anode est positive par rapport à la cathode, le composant conduit, comme une diode normale polarisée dans le sens directe, mais à la condition toutefois qu'une impulsion positive d'amplitude suffisante soit appliquée sur la gâchette. Si aucune tension n'est appliquée sur la gâchette, le thyristor reste bloqué, même s'il est polarisé dans le sens direct. Une fois rendu conducteur (passant) par l'application d'une tension suffisante sur la gâchette, le thyristor reste passant même si la tension de commande a disparue (tension de gâchette nulle), tant qu'il circule un courant minimal, appelé courant de maintien, entre anode et cathode.

Caractéristiques principales

VBO (ou Vmax) - Tension maximale que le composant peut supporter lorsqu'il est à l'état bloqué, et au delà de laquelle il devient conducteur même si aucune tension de commande n'est appliquée sur la gâchette (par exemple 400V).

It(av) - Courant continu maximal qui peut circuler entre anode et cathode avant endommagement ou destruction du composant. Il s'agit bien sûr d'une valeur dont il faut tenir compte en fonction de la consommation de l'élément commandé (par exemple 6A).

Im - Courant de maintien. Il s'agit de la valeur de courant au-dessous de laquelle un thyristor qui était dans l'état passant (conducteur), va repasser à l'état bloqué. En général exprimé en Ampères.

Igt - Courant minimal de gâchette. Il s'agit du courant minimum demandé pour que le thyristor puisse passer à l'état passant (conducteur). Généralement exprimé en milliampères.

Thyristors de type GTO

GTO = Gate Turn Off
Pour un thyristor "normal", il existe deux façons de le bloquer après qu'il ait été rendu passant : 

- en coupant totalement la tension d'anode, ce qui a pour effet de faire descendre le courant d'anode en dessous du courant de maintien; 

- ou en baissant suffisamment le courant de maintien, sans couper la tension d'anode.
Certaines applications sont un peu "gênées" avec ce type de fonctionnement. Aussi, des thyristors de type GTO ont vu le jour, permettant de passer de l'état conducteur à l'état bloqué au moyen d'une impulsion de tension négative appliquée sur la gâchette. La même gâchette peut donc servir de fonction Marche / Arrêt, sans qu'il y ait besoin de réduire ou faire disparaitre le courant circulant entre anode et cathode.

Thyristors photosensibles

Appelés aussi LASCR, pour Light Activated Silicon Controlled Rectifier (redresseur au silicium activé par la lumière)

Thyristors dont le déclanchement est provoqué non pas par une impulsion électrique sur la gâchette, mais par une source lumineuse. De tels types de thyristors ont permis l'élaboration d'optocoupleurs dont l'élément de commande est une lampe à filament ou une LED, et dont l'élément de commutation est un thyristor. Ce qui, comme avec tout type d'optocoupleur, permet d'isoler galvaniquement l'étage de commande de la partie commandée.

Thyristors SE (Shorted Emitter)

La technologie employée pour la fabrication des thyristors rend ces derniers très sensibles au déclenchement. Si cela apporte un plus pour la commande (moins de courant est nécessaire pour les activer), cela peut être un inconvénient dans certains environnements plus ou moins bruités (électriquement ou électromagnétiquement parlant), et où des déclenchements intempestifs peuvent alors se produire. La technique courante pour limiter cette forte sensibilité consiste à ajouter une résistance entre la gâchette et la cathode, ce qui améliore en plus les caractéristiques de tenue en température. Les thyristors SE se voient tout simplement intégrer cette résistance dans leur boitier au moment de la fabrication, ce qui évite de l'ajouter par la suite.

Quelques exemples de thyristors

Voici quelques références, avec les valeurs typiques de courant de gâchette, de courant de maintien et de tension maximale.

Thyristor

Im (A)

Igt (mA)

Vmax (V)

BR101

2,5

 -

50

BRY20

5

0,1 .. 3

40

BT151

5

25

500

BTW27

10

50

100

BTW37

15

100

600

C106

4

0,2

15 à 600 selon type

C122

8

25

15 à 600 selon type

MCR101

0,8

0,2

15

MCR120

0,8

0,2

200

2N2619

7,4

15

600

 

 

 

 

 

 

 

 

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