Thyristors à effet de champ

Deux technologies relativement récentes conçues pour réduire les exigences de « conduite » (courant de déclenchement de grille) des dispositifs à thyristors classiques sont le thyristor à déclenchement MOS et le thyristor contrôlé MOS, ou MCT.

Thyristor à déclenchement MOS

Le thyristor à déclenchement MOS utilise un MOSFET pour initier la conduction à travers le transistor supérieur (PNP) d'une structure de thyristor standard, déclenchant ainsi le dispositif. Étant donné qu'un MOSFET nécessite un courant négligeable pour « piloter » (le faire saturer), cela rend le thyristor dans son ensemble très facile à déclencher :(Figure ci-dessous)

Circuit équivalent à thyristor à déclenchement MOS

Étant donné que les SCR ordinaires sont assez faciles à « piloter » tels quels, l'avantage pratique d'utiliser un dispositif encore plus sensible (un MOSFET) pour initier le déclenchement est discutable. De plus, placer un MOSFET à l'entrée de grille du thyristor rend désormais impossible pour l'éteindre par un signal de déclenchement inverse. Seule une chute de courant faible peut faire en sorte que cet appareil cesse de conduire une fois qu'il a été verrouillé.

Thyristor contrôlé par MOS

Un dispositif d'une valeur sans doute supérieure serait un thyristor entièrement contrôlable, grâce auquel un petit signal de porte pourrait à la fois déclencher le thyristor et le forcer à se désactiver. Un tel dispositif existe, et il s'appelle le thyristor contrôlé MOS , ou MCT . Il utilise une paire de MOSFET connectés à une borne de porte commune, l'un pour déclencher le thyristor et l'autre pour le "déclencher".

Circuit équivalent à thyristor contrôlé par MOS (MCT)

Une tension de grille positive (par rapport à la cathode) active le MOSFET supérieur (canal N), permettant au courant de base de traverser le transistor supérieur (PNP), qui verrouille la paire de transistors dans un état « actif ». Une fois que les deux transistors sont complètement verrouillés, il y aura peu de chute de tension entre l'anode et la cathode, et le thyristor restera verrouillé tant que le courant contrôlé dépasse la valeur de courant minimum (de maintien). Cependant, si une tension de grille négative est appliquée (par rapport à l'anode, qui est à peu près à la même tension que la cathode dans l'état verrouillé), le MOSFET inférieur s'allumera et « court » entre la base du transistor inférieur (NPN) et les bornes de l'émetteur, le forçant ainsi à la coupure. Une fois que le transistor NPN est coupé, le transistor PNP perd sa conduction et l'ensemble du thyristor s'éteint. La tension de grille a un contrôle total sur la conduction à travers le MCT :pour l'allumer et l'éteindre.

Cet appareil est toujours un thyristor, cependant. Si une tension nulle est appliquée entre la grille et la cathode, aucun des MOSFET ne s'allumera. Par conséquent, la paire de transistors bipolaires restera dans son dernier état (hystérésis). Ainsi, une brève impulsion positive vers la porte allume le MCT, une brève impulsion négative le force à s'éteindre, et aucune tension de grille appliquée ne lui permet de rester dans l'état dans lequel il se trouve déjà. Essentiellement, le MCT est une version à verrouillage de l'IGBT (Transistor bipolaire à grille isolée).

AVIS :

• Un thyristor MOS utilise un MOSFET à canal N pour déclencher un thyristor, ce qui entraîne une exigence de courant de grille extrêmement faible.
• Un thyristor contrôlé par MOS , ou MCT , utilise deux MOSFET pour exercer un contrôle total sur le thyristor. Une tension de grille positive déclenche l'appareil ; une tension de grille négative l'oblige à s'éteindre. La tension de grille nulle permet au thyristor de rester dans l'état dans lequel il se trouvait auparavant (éteint ou verrouillé).