Tiristores scr
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Información sobre función operacional, modelo circuital, características básicas y parámetros importantes, curvas caracteristicas

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Tiristores scr Presentation Transcript

  • 1. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un componente electrónico de estado sólido (sin partes móviles) de 3 terminales: ánodo (A), cátodo (K) y un electrodo de control denominado puerta (G, gate), asi como los diodos semiconductores de silicio, los SCR se construyen uniendo materiales semiconductores tipo-p, y semiconductores tipo-n en uniones pn con la disposición pnpn. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. El rectificador controlado de silicio es un dispositivo unidireccional (es decir, que deja circular la corriente eléctrica en un solo sentido: desde A hacia K como un diodo rectificador semiconductor), pero además del estado ON (conduciendo) del diodo común, tiene un segundo estado estable: OFF (cortado, sin conducir). Si el voltaje VGK entre G y K es el adecuado, conduce desde A hacia K. El SCR es un dispositivo de conmutación de estado sólido en DC y en AC respectivamente. Es decir, son como interruptores (switches) pero rápidos, silenciosos, sin partes móviles, sin contactos electromecánicos y que pueden controlarse electrónicamente.
  • 2. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO El SCR es uno de los varios dispositivos semiconductores capaces de reaccionar como rápidos interruptores para conmutar corrientes de gran intensidad. El nombre que se le asigna a estos dispositivos es de tiristores. Estos componentes se utilizan en circuitos como por ejemplo controles de velocidad de motores o de intensidad de iluminación de ampolletas (dimmers), para activar sistemas de protección, o en convertidores de voltaje para viajes, cargador de baterías, magnetizadores de imanes, relays de estado sólido (SSR), controles de temperatura de hornos, etc. El tamaño de un SCR puede ser relativamente pequeño o grande, ya que como en el caso de los transistores, el encapsulado (que es lo que vemos desde fuera) varía según la potencia que deben disipar y la corriente máxima de trabajo.
  • 3. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO ESTRUCTURA INTERNA El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el ánodo es positivo en relación al cátodo no circulará la corriente hasta que una corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de allí el nombre rectificador controlado. Es un tipo de semiconductor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP se puede considerar como dos transistores interconectados y de doble juntura, uno PNP y el otro NPN. Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa si no existe corriente en la compuerta el tiristor no conduce. Lo que sucede después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios. Si se disminuye lentamente el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una cantidad de corriente menor a la llamada "corriente de mantenimiento o de retención", lo que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con respecto a tierra) no sea cero.
  • 4. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO POLARIZACION El SCR tiene dos estados: 1- Estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja. 2- Estado de corte, donde la resistencia es muy elevada. El funcionamiento del SCR se puede entender como un circuito simple formado por dos transistores bipolares
  • 5. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO FUNCION COMO MODELO DE TRANSISTORES (a) Cuando a un transistor bipolar pnp se le aplica un voltaje VBE suficientemente negativo de base (B) a emisor (E) (menor que -0.6 V), o cuando a un transistor bipolar npn se le aplica un voltaje VBE suficientemente positivo de B a E (mayor que 0.6 V), el transistor se satura (desde Emisor a Colector en el pnp, y desde C hacia E en el npn). (b) Un transistor bipolar amplifica la corriente de base IB aproximadamente en un parámetro B ("beta del transistor"), es decir, la corriente de colector es aproximadamente IC = B IB. Pero el parámetro beta depende de la corriente IC. (c) Inicialmente no hay conducción (IA = 0 A, tiristor abierto, OFF). (d) Cuando se aplica un voltaje de G a K suficientemente positivo, una corriente de puerta IG dispara al tiristor, comenzando la conducción desde A hacia K. (e) Después del disparo, cuando IG = 0 A, la corriente de ánodo IA del tiristor visto como 2 transistores, resulta aproximadamente igual a IA = B1 (B2+1) IB1. Del análisis del circuito, se ve que durante la conducción las corrientes se ajustan para que B1 B2 = 1. (f) Mientras haya voltaje VAK desde A hacia K suficientemente positivo, seguirá existiendo corriente IA (aunque IG = 0 A), ya que la corriente de colector del Q2 mantiene alimentada la base del Q1. Un SCR comienza a conducir desde A hacia K, por la señal que hubo en G.
  • 6. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO LA CORRIENTE DE MANTENIMIENTO Para mantener un tiristor en estado conductor es necesario que exista una corriente mínima que mantenga la conducción del SCR; en caso contrario, pasará al estado “bloqueado”, Esta corriente, IH, es la corriente mantenimiento. Para una aplicación dada, es necesario elegir un tiristor cuya corriente de mantenimiento sea inferior al valor mínimo de la corriente alcanzada en el circuito, ya corregida con las posibles variaciones debidas a la temperatura. La corriente de mantenimiento varía con: · La sensibilidad de los semiconductores. Para tiristores de baja potencia (Ic < 60 A), la corriente IH está relacionada con la variación del valor de la corriente de disparo IGT. · La temperatura de la unión. El valor de la corriente IH está físicamente relacionado con el de la corriente de disparo IGT. · El valor de la resistencia exterior puerta-cátodo. El usuario puede ser inducido a colocar entre la puerta y el cátodo una resistencia para mejorar su mantenimiento de tensión en caliente (derivación de las corrientes de fuga) o bien para que forme parte de la corriente de disparo.
  • 7. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO LA CORRIENTE DE ENGANCHE La corriente de enganche de un tiristor IL es el valor mínimo de la corriente principal (corriente que circula entre el ánodo y el cátodo) que permite a este serniconductor permanecer en estado conductor después de la desaparición de la corriente de control. Varía en función de un cierto número de factores, que son: - La sensibilidad del semiconductor y el sentido de conducción. Para SCR de baja potencia, la corriente de enganche se relacionada con el valor de la corriente de disparo IGT. - El valor de la corriente de mantenimiento. El valor de esta corriente está relacionado con el valor de la corriente de enganche IL siempre superior al valor de la corriente de mantenimiento IH. La relación IL/IH variará según la sensibilidad del semiconductor. - La temperatura de unión. El valor de la corriente de enganche IL está relacionado físicamente con el de la corriente de puerta IGT. - La resistencia exterior puerta-cátodo. Esta resistencia influye en el valor de la corriente de enganche en virtud de la sensibilidad del semiconductor. En ciertas aplicaciones, el diseñador estará interesado en definir un circuito de control de alta impedancia (1000 ohmios). En el caso de SCR estándar, el valor de esta resistencia no posee una influencia importante, con la condición no obstante de que su valor no sea demasiado bajo (RGC > 20 ohmios).
  • 8. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO CURVA CARACTERISTICA
  • 9. TIRISTORES SCR RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO PARA MAYOR INFORMACION PUEDES ESCRIBIR AL CORREO gralfaro@gmail.com PUEDO ENVIARTE MAS INFORMACION SOBRE EL TEMA ATTE. ING. GUSTAVO ALFARO EL SALVADOR, C.A.