Thyristors à Commande par Effet de Champ : Dispositifs MOS-Grille et MOS-Contrôlés

Les avancées récentes en technologie thyristor visent à abaisser le courant de déclenchement grille requis pour les redresseurs contrôlés au silicium (SCR) conventionnels. Deux innovations notables sont le Thyristor à Grille MOS (MGT) et le Thyristor Contrôlé par MOS (MCT).

Thyristor à Grille MOS (MGT)

Le MGT intègre un MOSFET canal N à la grille d'un SCR standard. Le courant de pilotage de grille négligeable du MOSFET (<10 µA) sature le transistor supérieur (PNP), initiant ainsi la conduction. Le dispositif global requiert donc seulement quelques milliampères pour déclencher, une amélioration significative sur les 10–30 mA typiques de grille d'un SCR nu.

Circuit équivalent Thyristor à Grille MOS

Puisque le MOSFET est commandé par grille, le MGT ne peut être éteint par une impulsion de déclenchement inverse. Le dispositif cessera de conduire seulement quand le pilotage de grille tombe sous le courant de maintien. Par conséquent, il offre un contrôle d'extinction limité comparé aux SCRs conventionnels.

Thyristor Contrôlé par MOS (MCT)

Le MCT est un thyristor entièrement contrôlable qui emploie une paire de MOSFETs partageant un terminal de grille commun. Un MOSFET déclenche le dispositif, tandis que l'autre le force à s'éteindre.

Circuit équivalent Thyristor Contrôlé par MOS (MCT)

Une tension de grille positive (relative à la cathode) allume le MOSFET canal N supérieur, permettant le courant de base de traverser le transistor PNP supérieur et verrouillant le couple en état passant. Le dispositif reste verrouillé aussi longtemps que le courant anode-cathode reste au-dessus du courant de maintien. Quand une tension de grille négative (relative à l'anode) est appliquée, le MOSFET inférieur conduit, court-circuitant la base-émetteur du transistor NPN inférieur et le forçant en coupure. Cette action tire le transistor supérieur hors de conduction, éteignant ainsi tout le MCT. Avec une tension de grille nulle, aucun MOSFET ne conduit, et le MCT retient son dernier état — passant ou bloqué — exhibant de l'hystérésis.

Le MCT peut ainsi être considéré comme un IGBT à verrouillage qui fournit un contrôle complet marche/arrêt via la grille.

RÉVISION :

• Un Thyristor à Grille MOS utilise un unique MOSFET canal N pour déclencher un thyristor, délivrant des exigences de courant de grille extrêmement faibles.
• Un Thyristor Contrôlé par MOS (MCT) incorpore deux MOSFETs, permettant une tension de grille positive de l'allumer et une tension négative de le forcer à l'arrêt ; une tension nulle préserve l'état précédent.