Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente les principes de commande des principaux composants à semi-conducteur de puissance bipolaires à commande en courant. L’article se focalise sur la mise en forme et l’amplification des courants de gâchette (thyristors, triacs et GTO) pour la commande de ces composants (transistors bipolaires). Les circuits de commande de composants tels que le BJT ou le thyristor GTO dont certaines applications sont restreintes voire obsolètes, sont volontairement traités afin de mieux présenter les circuits de commande de composants tels que les BJT SiC ou les IGCT.
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This article presents the command principles of the main current-driven bipolar power semiconductor devices. It focuses on the shaping and amplification of trigger currents (thyristors, triacs and GTO) for the control of these components (bipolar transistors). We have deliberately opted to describe driving circuits of components such as BJT or GTO thyristors, despite their limited or even obsolete applications. These circuits are particularly well-suited to presenting the driving circuits of components such as SiC BJTs or IGCTs.
Auteur(s)
-
Stéphane LEFEBVRE : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’École normale supérieure de Cachan - Maître de conférences au Conservatoire national des arts et métiers
-
Bernard MULTON : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’Université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’École normale supérieure de Cachan – Antenne de Bretagne
INTRODUCTION
Des contextes et les principes de la commande des composants bipolaires de puissance ont fait l’objet d’articles précédents Commande des semi-conducteurs de puissance : contextes et Commande des semi-conducteurs de puissance : principes.
Dans cet article sont développés les circuits de commande :
-
des thyristors pour lesquels une synchronisation des circuits de déclenchement est nécessaire ;
-
des triacs qui se commandent sensiblement comme des thyristors ;
-
des transistors bipolaires qui sont généralement placés en conduction dans un régime limite entre la saturation dure et la quasi-saturation grâce à l’utilisation d’une diode d’antisaturation ;
-
des thyristors GTO (Gate Turn Off) dont le principe de commande est assez proche de celui des transistors bipolaires.
Les circuits de commande pour MOSFET et IGBT font l’objet de l’article MOSFET et IGBT : circuits de commande.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
gate drives | bipolar devices | triacs | BJT
VERSIONS
- Version courante de mai 2018 par Stéphane LEFEBVRE, Bernard MULTON, Nicolas ROUGER
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Thyristors GTO et GCT3. Transistors bipolaires
3.1 Principes de commande
Comme nous l’avons vu en [D 3 231, § 2], les transistors bipolaires sont généralement placés en conduction dans un régime limite entre la saturation dure et la quasi-saturation grâce à l’insertion d’une diode d’antisaturation. La figure 11 rappelle l’allure typique du courant de base alors que la figure 12 rappelle un schéma de principe de commande de base utilisant un diode d’antisaturation.
La diode d’antisaturation DAS, lorsqu’elle conduit, maintient la tension collecteur-base à une valeur proche de zéro volt, et donc le transistor dans un régime limite entre la saturation et la quasi-saturation, et cela, quelle que soit la valeur du courant collecteur, pourvu que le courant IGENE fourni par le générateur de commande soit supérieur à IC/βf (avec βf gain forcé du transistor). Le dispositif d’antisaturation agit, en quelque sorte, comme un asservissement du courant de base au courant collecteur pour maintenir la tension VCB positive ou nulle. On peut, en pratique, « ajuster » la valeur de VCB à une valeur supérieure pour obtenir un fonctionnement encore plus proche du régime linéaire (plus rapide, mais avec de plus fortes pertes en conduction) en connectant deux voire trois diodes d’antisaturation en série.
La figure 13 compare les commutations de blocage d’un transistor bipolaire BUX98 muni d’un circuit d’aide à la commutation CALC au blocage (CS = 47 nF) avec et sans diode d’antisaturation.
On constate, avec l’utilisation de la diode d’antisaturation, que le temps de stockage est réduit de 5 µs environ à 1 µs et que dans le même temps, les commutations étant plus rapides, les pertes au blocage sont plus faibles.
On peut d’ailleurs noter l’existence de composants...
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Transistors bipolaires
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RAONIC (D.M.) - SCR Self-Supplied Gate Driver for Medium-Voltage Application with Capacitor as Storage Element (Thyristors à commande de gâchette auto-alimentée pour applications moyenne tension avec un condensateur de stockage) - . IEEE Trans. On Ind. Appl., Vol. 36, No 1, Janvier/Février 2000, pp. 212-216.
-
(2) - GONTHIER (L.) - The new ACS series : a breakthrough in ruggedness & drive for home appliances (La nouvelle série ACS ; un saut technologique en robustesse et commande pour les applications domestiques) - – Note d’Application 1172, SGS Thomson, 1999.
-
(3) - Philips Semiconductors - Power Semiconductor - . Chapter 6 : Power control with thyristors and triacs.
-
(4) - LAFORE (D.), LI (J.M.), REDOUTE (J.) - A very fast power hybrid module working in thyristor mode - . EPE Conf. 1991, Florence, pp. 2439-2441.
-
(5) - RISCHMÜLLER (K.) - Darlington, Bipmos, Cascode : caractéristiques et critères d’emploi - . Électronique Applications no 31, septembre 1983, pp. 35-44.
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