Thyristor/Caractéristique

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Le thyristor

Le thyristor (ou "Diode commandée") est un semi-conducteur de structure PNPN (P étant un semi-conducteur Positif et N négatif) assimilable à un ensemble de trois jonctions ; il constitue un interrupteur unidirectionnel à fermeture commandée (voir la diode). Outre l'anode A et la cathode K, il est muni d'une électrode de déblocage ou gâchette.

Modes de fonctionnement

• Si la tension v à ses bornes est négative, le thyristor est bloqué ; il n'est parcouru que par un faible courant inverse. Il faut veiller à ne pas dépasser la tension inverse maximale (risque de détérioration).
• Si la tension devient positive, le thyristor reste bloqué ; il n'est parcouru que par un faible courant de fuite direct. Il faut veiller à ne pas dépasser la tension directe blocable à courant de gâchette nul (toujours risque de détérioration).
• Si la tension v est positive, et que l’on fait passer une impulsion de courant dans la gâchette, le thyristor s'amorce et devient passant. Il faut veiller à ce que la durée de l'impulsion soit suffisante pour que le courant dans le thyristor soit supérieur au courant d'accrochage.
• Quand il est conducteur, le thyristor se comporte comme une diode. Seule sa chute de tension directe est un peu plus forte.
• Il ne se bloque que lorsque le courant direct s'annule. (En réalité, il se bloque lorsque le courant qui le traverse devient inférieur à une valeur limite appelée courant de maintien). Après l'amorçage, la gâchette a perdu son pouvoir de contrôle.

Caractéristique statique

Lors de l'étude des redresseurs à thyristors, on utilise la caractéristique schématisé suivante. Elle comprend trois grandes parties :

• OA, tension négative, thyristor bloqué
• OB, tension positive, thyristor bloqué, pas d'impulsion sur la gâchette
• OC, après l'envoi d'une impulsion alors que v est positive, le thyristor est passant

Voici la description plus précise des différentes parties :

• 1 : Avalanche, ou tension de claquage négative
• 2 : Courant inverse
• 3 : Courant de fuite direct
• 4 : Tension d'amorçage (claquage positive) directe
• 5 : Courant de maintien
• 6 : Courant de conduction

On remarquera que, selon l'importance du courant de gâchette, la valeur de la tension directe pour laquelle se produit le déclenchement est différente.

Principales caractéristiques limites

Le fonctionnement est un peu spécifique. Pour l'amorcer (laisser passer le courant entre l'anode et la cathode), deux conditions sont possibles :

• Tension anode-cathode supérieure à une tension spécifique dépendant du modèle. Un thyristor peut donc démarrer sans tension de contrôle.

• Courant de gâchette supérieur à une valeur spécifique.

Une fois amorcé, le courant anode - cathode doit rester supérieur à une valeur dite d'accrochage pour maintenir la conduction.

Pour l’utilisation d'un thyristor dans un redresseur, il faut s'assurer que

• Le courant direct ne s'établit pas trop rapidement (limitation du $\textstyle {\frac {di}{dt}}$), sinon des échauffements locaux détruisent le composant.
• La tension directe appliquée au thyristor bloqué ne croit pas trop rapidement (limitation du $\textstyle {\frac {dv}{dt}}$),sinon il s'amorce sans impulsion de déblocage.
• Après le blocage, une tension positive n’est pas appliquée à ses bornes avant un intervalle de temps suffisant, sinon il se réamorce sans impulsion de gâchette. Cet intervalle, désigné par $\scriptstyle t_{q}$ est appelé temps de blocage.