El
rectificador controlado de silicio (scr) es un dispositivo semiconductor
familia de los tristores (un dispositivo semiconductor que consta de cuatro
capas similares a las de un diodo), este es un dispositivo unidireccional ( en
un solo sentido) igual que un diodo rectificador que puede conducir corriente
en un solo sentido.
Es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga. Un scr actúa a semejanza de un interruptor. Cuando está en conducción, hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al catado. Actúa entonces como un interruptor cerrado cuando está en corten no puede haber flujo de corriente del ánodo al catado. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado sólido, la acción de conmutación de un scr es muy rápida.
Es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga. Un scr actúa a semejanza de un interruptor. Cuando está en conducción, hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al catado. Actúa entonces como un interruptor cerrado cuando está en corten no puede haber flujo de corriente del ánodo al catado. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado sólido, la acción de conmutación de un scr es muy rápida.
Construcción:
El
scr es un rectificador construido con material de silicio y con una tercera
terminal para el efecto de control. se usa el silicio debido a sus capacidades
de alta temperatura y potencia.
esta construido por cuatro capas de silicio dopadas alternativamente con impurezas del tipo P y del tipo N.
esta construido por cuatro capas de silicio dopadas alternativamente con impurezas del tipo P y del tipo N.
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| Construcción de un scr 4 capas de silicio |
Simbología:
El
scr es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funcionan como un conmutador
casi ideal que se activan por aplicación de impulsos y se desactivan al no suministrarle corriente de trabajo.
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| Simbolista scr |
- A: Anodo.
- G: Compuerta o gate.
- C ó K: catodo.
Características:
CARACTERISTICAS DE CONTROL
Curva Característica:
las
características mas comunes del rectificador controlado de silicio, es que
cuenta con dos estados el cual vienen determinados por la polarización a la que
este sometido, también cuenta con una polarización inverza al cual se le llame
bloqueo inverso. también cuenta como Interruptor casi
ideal, Amplificador eficaz, Características en función de
situaciones pasadas, Soportan altas tensiones, Capacidad para
controlar Grandes Potencias, Relativa rapidez.
CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS.
Las características estáticas
corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan
al elemento en límite de sus posibilidades:
Tensión inversa de pico de trabajo
:VRWM
Tensión directa de pico repetitiva
:VDRM
Tensión directa: VT
Corriente directa media :ITAV
Corriente directa eficaz: ITRMS
Corriente directa de fugas: IDRM
Corriente inversa de fugas : IRRM
Corriente de mantenimiento : IH
Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las
propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de
disparo. Los fabricantes definen las siguientes características:
Tensión directa máx.: VGFM
Tensión inversa máx.: VGRM
Corriente máxima: IGM
Potencia máxima: PGM
Potencia media: PGAV
Tensión puerta-cátodo para el encendido: VGT
Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.: VGNT
Corriente de puerta para el encendido: IGT
Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento: IGNT
Tensión directa máx.: VGFM
Tensión inversa máx.: VGRM
Corriente máxima: IGM
Potencia máxima: PGM
Potencia media: PGAV
Tensión puerta-cátodo para el encendido: VGT
Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.: VGNT
Corriente de puerta para el encendido: IGT
Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento: IGNT
condiciones de conmutación corte y
conducción:
Conmutación:
- Cuando se polariza inversamente anodo-catodo
y/o Ig=0.
- La destrucción del dispositivo se puede dar si
se llega al punto de ruptura por alancha (Vrsh, Irsh) o superando la
corriente máxima de conducción Imax.
- No llegar al punto de mantemiento.
Corte:
- Polarizado directamente anodo-catodo y
superando a Vbo, hecho esto, se debe logar llegar al punto de mantemineto,
el tiempo para lograrlo disminuirá de acuerdo a la forma en que Lg
aumente.
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| CURVA CARACTERÍSTICA. |
Donde:
- Imax: corriente máxima que acepta el dispositivo en conducción.
- Ih: corriente de sostenimiento.
- Vh: voltaje de sostenimiento.
- Vso: voltaje que permite la conducción.
- Vrsh: voltaje avalancha:
- Irsh: corriente avalancha.
- Ig: corriente de compuerta.
Ecuaciones:
Una de las formulas basicas a usar para resolver problemas del SCR y del TRAIC es la ley de ohm donde el postulado dice "El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada."
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| LEY DE OHM |
otra fórmula más usada es la ley de kirchhoff tanto como la ley de voltaje como la de corriente. Ley de corriente "La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual a cero en todo instante"
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| LEY DE KIRCHHOFF |
segunda ley de Kirchhoff "voltajes" "La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier lazo (camino cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante"
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| LEY DE VOLTAJES |
Funcionamiento:
Cuando
se le aplica una corriente Ig al terminal G que es la base de Q2 y colector de
Q1, se producen dos corrientes Ic2=IB1
IB1
es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de
colector de Q1 (Ic1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2(Ib2), este
a su vez causa más corriente en Ic2, que es lo mismo que Ib1 en la base de Q1.
Este proceso regenerativo
se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR. por
tanto, es un dispositivo conductor solo en el primer cuadrante, en el cual el
disparo se provoca por: tensión suficientemente elevada aplicada entre ánodo y
cátodo
Aplicaciones:
Entre
la aplicación del scr se puede usar como disparo de alarma. El reed switch
se cierra en presencia de un campo magnético, ejemplo un imán, a través de
R pasa la corriente de compuerta, el SCR entra en conducción y el relé se cierra
activando la sirena, aunque el campo magnético se retire y el reed switch se abra
el SCR ya que está en conducción y se mantendrá así hasta que se abra el
circuito usado el pulsador normalmente cerrado (NC).
Las
aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de
corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la
realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos
electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la
corriente continua en alterna. el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones,
entre ellas están las siguientes: Controles de relevador, Circuitos de retardo
de tiempo, fuentes de alimentación reguladas, Interruptores estáticos,
Controles de motores, Recortadores, Inversores, Ciclo conversores,
Cargadores de baterías, Circuitos de protección, Controles de calefacción,
Controles de fase.