Thyristor – Cours- Composants d’électronique de puissance

Thyristor de puissance - Cours- électronique

Le thyristor est un composant à conduction mono-directionnelle commandée. Il est utilisé dans les applications de puissance.

Le terme thyristor est la contraction de THYRatron et de transISTOR. Le thyristor est un composant commandé à la fermeture, mais pas à l’ouverture. Il est réversible en tension et supporte des tensions VAK aussi bien positives que négatives lorsqu’il est bloqué.

Il n’est pas réversible en courant et ne permet que des courants IAK positifs, c’est-à-dire dans le sens anode cathode, à l’état passant.

Thyristors : Cours et Exercices corrigés
I- Constitution et fonctionnement d’un thyristor

Le thyristor est un semi-conducteur constitué d’un sandwich de quatre couches de silicium, alternativement P et N. Il existe en modèles de faible, moyenne ou forte puissance.

Le thyristor ne conduit que lorsqu’il est “amorcé”. L’amorçage, par le courant de gâchette, peut se faire en courant continu. Il suffit de fermer l’interrupteur de commande pendant un court instant pour obtenir un courant de gâchette de faible valeur. A partir de ce moment le thyristor s’amorce (on dit en anglais qu’il est on state) et reste amorcé, même après ouverture de l’interrupteur. Dans la pratique, l’interrupteur est souvent un générateur d’impulsions.

On désamorce le thyristor en faisant chuter la tension anode-cathode : dès que le courant descend en dessous du courant de maintien, le thyristor ne conduit plus (on dit en anglais qu’il est off state)

Caractéristique d'un thyristor - Thyristor : Cours et Exercices corrigés

Caractéristique d’un thyristor. Pour le rendre conducteur (on state), on doit d’abord lui injecter un courant de, gâchette suffisant. Ensuite, tant que le courant dans la charge reste supérieur à IL (L pour latch, verrou), et, même en l’absence de courant de gâchette, le thyristor continue de conduire. Pour le bloquer, le courant dans, la charge doit descendre sous une valeur IH (H pour hold, maintien) pendant un temps suffisant. Comparez la caractéristique du thyristor avec celle d’une diode.

Exemple :

Si on ferme l’interrupteur K1, il ne se passe rien ! Pour amorcer le thyristor, il faut envoyer une impulsion de courant dans la gâchette du thyristor en fermant l’interrupteur K2 (K1 restant fermé): la lampe L s’allume.

fonctionnement d'un thyristor - exemple

Si maintenant on ouvre K2, la lampe continue de briller. Pour l’éteindre, c’est-à-dire bloquer la conduction, il faut ouvrir K1 de manière à faire chuter la d.d.p. anode-cathode à une valeur nulle ou presque.

A noter que si on inverse les polarités de l’alimentation (BA), le thyristor ne s’amorcera pas: il est en effet polarisé, comme une diode.

Le thyristor est utilisé en continu ou en alternatif dans les circuits électroniques et électrotechniques de puissance. On y a recours notamment pour faire varier la vitesse des moteurs à courant continu (par exemple, sur certaines locomotives)

II- Contrôle d’un thyristor au multimètre

Entre Gâchette et Cathode, on retrouve une diode, donc le contrôle s’effectue comme pour une diode.

II-1 Le multimètre est en position diodemètre.
Contrôle d’un thyristor au multimètre - Le multimètre est en position diodemètre.
  • Sens direct : on lit la tension directe de la diode GK.
  • Sens inverse : on lit un dépassement de calibre de voltmètre

Entre Anode et Cathode, on vérifie qu’un court-circuit n’est pas installé entre ces deux électrodes. Une au moins des diodes est bloquée. La mesure à l’ohmètre doit donner une résistance infinie quel que soit le sens de connexion.

II-1 Le multimètre est en position ohmètre.
Contrôle d’un thyristor au multimètre - Le multimètre est en position ohmètre.

La mesure à l’ohmètre doit donner une résistance infinie quel que soit le sens de connexion.

III- Commande de la gâchette
III-1 Commande en continu
Commande de la gâchette - Commande en continu

Pour un amorçage certain, il faut respecter :

Commande de la gâchette - Commande en continu

Remarque : La puissance dissipée après amorçage dans le circuit de gâchette est perdue puisque ce circuit n’a plus de rôle.

III-2 Commande en alternatif
Commande de la gâchette - Commande en alternatif

Le thyristor s’amorce lorsque : VG = VT = RG max × IGT + VGT

Remarque : La puissance dissipée après amorçage dans le circuit de gâchette est perdue puisque ce circuit n’a plus de rôle.

Pour éviter cette perte de puissance, on peut modifier le montage comme suit :

Commande de la gâchette - Commande en alternatif
Commande de la gâchette - Commande en alternatif

Le thyristor s’amorce lorsque

VG = VT = RG max × IGT + VGT

III-3 Commande par impulsion
Commande de la gâchette - Commande par impulsion

iG >> IGT durant toute la période d’amorçage.( i < I H )

IV- Protection du thyristor
Protection du thyristor
  • Le condensateur C conduit en cas de surtension aux bornes du thyristor.(dt du i C C C = × )
  • La résistance R limite le courant à la mise en conduction du thyristor.
V- Données constructeur

ITAV = courant moyen (AVerage)

ITRMS= courant efficace (Root Mean Square)

ITSM = courant accidentel maximal (Surge Maximal)

VDWM = tension directe continue maximale non amorcé (à I ; Direct Work G = 0 Maximal)

VDRM = tension directe répétitive maximale non amorcé (à I ; Direct Repetitive G = 0 Maximal)

IGT = courant de gâchette d’amorçage certain

VGT = tension de gâchette d’amorçage certain

diT/dt = croissance maximale de courant (sinon destruction par effet Joule)

dvD/dt = croissance maximale de la tension VAK non amorcé (sinon autoamorçage dû à la capacité parasite).

Pour plus de détails télécharger les documents ci-dessous:


Liens de téléchargement des cours sur le Thyristor

Cours sur le Thyristor N°1

Cours sur le Thyristor N°2

Cours sur le Thyristor N°3

Cours sur les Thyristors N°4

Cours sur les Thyristors N°5

Cours sur les Thyristors N°6


Voir aussi :


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