Descarga - Leidy Alexandra Salgado Gaitan

Familia de Tiristores
SCR
INFORME 2
LEIDY ALEXANDRA SALGADO GAITAN
177080
leidyalexasg@misena.edu.co
RESUMEN: Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de cuatro capas (pnpn),
que se utilizan para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de
bajo consumo de potencia. Es un rectificador controlado, donde la corriente que circula de forma
unidireccional desde el ánodo al cátodo, esta circulación de corriente es iniciada por una corriente
pequeña de señal desde la puerta al cátodo.
CONTENIDO
OBJETIVOS
1. TIRISTORES
 Comprender
el
concepto
funcionamiento de los tiristores.
y
 Identificar las diferentes clases de
tiristores.
 Entender y determinar el tiristor SCR y su
funcionamiento.
El tiristor es un componente electrónico
constituido por elementos semiconductores
que
utiliza realimentación interna
para
producir una conmutación. Los materiales de
los que se compone son de tipo
semiconductor, es decir, dependiendo de la
temperatura a la que se encuentren pueden
funcionar como aislantes o como
conductores.
El dispositivo consta de un ánodo y un
cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN
entre los mismos. Por tanto se puede
modelar como 2 transistores típicos PNP y
NPN, por eso se dice también que el tiristor
funciona con tensión realimentada.
Familia de Tiristores
SCR

FUNCIONAMIENTO
El diseño del tiristor permite que éste pase
rápidamente a encendido al recibir un pulso
momentáneo de corriente en su terminal de
control, denominada puerta (o en
inglés, gate) cuando hay una tensión positiva
entre ánodo y cátodo, es decir la tensión en
el ánodo es mayor que en el cátodo. Solo
puede ser apagado con la interrupción de la
fuente de voltaje, abriendo el circuito, o
bien, haciendo pasar una corriente en
sentido inverso por el dispositivo. Si se
polariza inversamente en el tiristor existirá
una débil corriente inversa de fugas hasta
que se alcance el punto de tensión inversa
máxima, provocándose la destrucción del
elemento (por avalancha en la unión).
Para que el dispositivo pase del estado de
bloqueo al estado activo, debe generarse
una corriente de enganche positiva en el
ánodo, y además debe haber una pequeña
corriente en la compuerta capaz de provocar
una ruptura por avalancha en la unión J2
para hacer que el dispositivo conduzca. Para
que el dispositivo siga en el estado activo se
debe inducir desde el ánodo una corriente de
sostenimiento, mucho menor que la de
enganche, sin la cual el dispositivo dejaría de
conducir.
A medida que aumenta la corriente de
puerta se desplaza el punto de disparo. Se
puede controlar así la tensión necesaria
entre ánodo y cátodo para la transición OFF > ON, usando la corriente de puerta
adecuada (la tensión entre ánodo y cátodo
dependen directamente de la tensión de
puerta pero solamente para OFF -> ON).
Cuanto mayor sea la corriente suministrada
al circuito de puerta IG (intensidad de
puerta), tanto menor será la tensión ánodocátodo necesaria para que el tiristor
conduzca.
También se puede hacer que el tiristor
empiece a conducir si no existe intensidad de
puerta y la tensión ánodo-cátodo es mayor
que la tensión de bloqueo.
Activación del tiristor
Un tiristor se activa incrementando la
corriente del ánodo. Esto se puede llevar a
cabo mediante una de las siguientes formas:
TERMICA. Si la temperatura de un tiristor es
alta habrá un aumento en el número de
pares electrón-hueco, lo que aumentará las
corrientes de fuga. Este aumento en las
corrientes
hará
que a1 y a2 aumenten.
Debido a la acción regenerativa (a1 + a2)
puede tender a la unidad y el tiristor pudiera
activarse. Este tipo de activación puede
causar una fuga térmica que por lo general
se evita.
LUZ. Si se permite que la luz llegue a las
uniones de un tiristor, aumentaran los pares
electrón-hueco pudiéndose activar el tiristor.
La activación de tiristores por luz se logra
permitiendo que esta llegue a los discos de
silicio.
ALTO VOLTAJE. Si el voltaje directo ánodo a
cátodo es mayor que el voltaje de ruptura
directo VBO, fluirá una corriente de fuga
suficiente para iniciar una activación
regenerativa. Este tipo de activación puede
resultar destructiva por lo que se debe
evitar.
dv/dt. Si la velocidad de elevación del voltaje
ánodo-cátodo es alta, la corriente de carga
de las uniones capacitivas puede ser
suficiente para activar el tiristor. Un valor
alto de corriente de carga puede dañar el
tiristor por lo que el dispositivo debe
protegerse contra dv/dt alto. Los fabricantes
especifican el dv/dt máximo permisible de
los tiristores.
CORRIENTE DE COMPUERTA. Si un tiristor
está polarizado en directa, la inyección de
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SCR
una corriente de compuerta al aplicar un
voltaje positivo de compuerta entre la
compuerta y las terminales del cátodo
activará al tiristor. Conforme aumenta la
corriente de compuerta, se reduce el voltaje
de bloqueo directo, podiendo llegar a
activarse.

TIPOS DE TIRISTORES
Los tiristores se fabrican casi exclusivamente
por difusión. La corriente del ánodo requiere
de un tiempo finito para propagarse por toda
el área de la unión, desde el punto cercano a
la compuerta cuando inicia la señal de la
compuerta para activar el tiristor. Para
controlar el di/dt, el tiempo de activación y
el tiempo de desactivación, los fabricantes
utilizan varias estructuras de compuerta.
Dependiendo de la construcción física y del
comportamiento
de
activación
y
desactivación, en general los tiristores
pueden clasificarse en ocho categorías:
o
o
o
o
o
o
o
o
Tiristores de control de fase o de
conmutación rápida (SCR).
Tiristores
de
desactivación
por
compuerta (GTO).
Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC).
Tiristores de conducción inversa (RTC).
Tiristores de inducción estática (SITH).
Rectificadores controlados por silicio
activados por luz (LASCR).
Tiristores controlados por FET (FET-CTH).
Tiristores controlados por MOS (MCT).
2. SCR
El SCR (Silicon Controlled Rectifier o
Rectificador Controlado de Silicio), es un
dispositivo semiconductor biestable formado
por tres uniones pn con la disposición pnpn.
Está formado por tres terminales, llamados
Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre
ánodo y cátodo es controlada por el terminal
de puerta. Es un elemento unidireccional
(sentido de la corriente es único),
conmutador casi ideal, rectificador y
amplificador a la vez.
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SCR

PARAMETROS
- VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado
(VG = 0)
- VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado
(VG = 0)
- IF: Máxima corriente directa permitida.
- PG: Máxima disipación de potencia entre
compuerta y cátodo.
- VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente
requerida en la compuerta (G) para el cebado
- IH: Mínima corriente de ánodo requerida
para mantener cebado el SCR
- dv/dt: Máxima variación de voltaje sin
producir cebado.
- di/dt: Máxima
variación
de
corriente
aceptada antes de destruir el SCR.

CARACTERISTICA
INTENSIDAD
TENSION
Tal y como se aprecia en la Figura, la parte de
polarización inversa de la curva es análoga a
la del diodo Shockley.
En cuanto a la parte de polarización positiva,
el diodo no conduce hasta que se recibe un
pulso de tensión en el terminal de puerta
(gate). Una vez recibido, la tensión entre
ánodo y cátodo cae hasta ser menor que un
voltio y la corriente aumenta rápidamente,
quedando limitada en la práctica por
componentes externos.
Podemos ver en la curva cuatro valores
importantes. Dos de ellos provocarán la
destrucción
del
SCR
si
se
superan: VRB e IMAX. VRB (Reverse Breakdown
Voltage) es, al igual que en el diodo Shockley,
la tensión a partir de la cual se produce el
fenómeno de avalancha. IMAX es la corriente
máxima que puede soportar el SCR sin sufrir
daño. Los otros dos valores importantes son
la tensión de cebado VBO (Forward Breakover
Voltage) y la corriente de mantenimiento IH,
magnitudes análogas a las explicadas para el
diodo Shockley.

METODOS DE CONMUTACION
Para que el dispositivo interrumpa la
conducción de la corriente que circula a
través del mismo, ésta debe disminuir por
debajo
del
valor IH (corriente
de
mantenimiento). Hay dos métodos básicos
para provocar la apertura el dispositivo:
interrupción de corriente anódica y
conmutación forzada.
Apertura
del
SCR
mediante
interrupción de la corriente anódica.
Se observa cómo la corriente anódica puede
ser cortada mediante un interruptor bien en
serie (figura izquierda), o bien en paralelo
(figura derecha). El interruptor en serie
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simplemente reduce la corriente a cero y
hace que el SCR deje de conducir. El
interruptor en paralelo desvía parte de la
corriente del SCR, reduciéndola a un valor
menor que IH.
En el método de conmutación forzada, se
introduce una corriente opuesta a la
conducción en el SCR. Esto se realiza
cerrando un interruptor que conecta una
batería en paralelo al circuito.
Desconexión del SCR
conmutación forzada.

mediante
FUNCIONAMIENTO
La puerta es la encargada de controlar el
paso de corriente entre el ánodo y el cátodo.
Funciona
básicamente
como
un diodo rectificador controlado, emitiendo
circular la corriente en un solo sentido.
Mientras no se aplique ninguna tensión en la
puerta del SCR no se inicia la conducción y en
el instante en que se aplique dicha tensión,
el tiristor comienza a conducir. Trabajando
en corriente alterna el SCR se des excita en
cada alternancia o semi ciclo. Trabajando en
corriente continua, se necesita un circuito de
bloqueo forzado, o bien interrumpir el
circuito.
El pulso de disparo ha de ser de una duración
considerable, o bien, repetitivo si se está
trabajando en corriente alterna. En este
último caso, según se atrase o adelante el
pulso de disparo, se controla el punto (o
la fase) en el que la corriente pasa a la carga.
Una vez arrancado, podemos anular la
tensión de puerta y el tiristor continuará
conduciendo hasta que la corriente de carga
disminuya por debajo de la corriente de
mantenimiento (en la práctica, cuando la
onda senoidal cruza por cero).
Cuando se produce una variación brusca de
tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor,
éste puede dispararse y entrar en
conducción aún sin corriente de puerta. Por
ello se da como característica la tasa máxima
de subida de tensión que permite mantener
bloqueado el SCR. Este efecto se produce
debido al condensador parásito existente
entre la puerta y el ánodo.
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SCR
CONCLUSIONES
WEBGRAFIA
 El tiristor es un conmutador biestable, es
decir, es el equivalente electrónico de
los interruptores mecánicos; por tanto,
es capaz de dejar pasar plenamente o
bloquear por completo el paso de la
corriente sin tener nivel intermedio
alguno, aunque no son capaces de
soportar grandes sobrecargas de
corriente.
 http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador
_controlado_de_silicio
 Existen gran variedad de tiristores, pero
todos ellos tiene propiedades en común:
son dispositivos de estado sólido que se
“disparan” bajo ciertas condiciones
pasando de un estado de alta
impedancia a uno de baja, estado que se
mantiene mientras que la corriente y la
tensión sean superiores a un valor
mínimo
denominado
niveles
de
mantenimiento. Estructuralmente, todos
los tiristores consisten en varias capas
alternadas de silicio dopado con
impurezas p y n.
 El rectificador controlado de silicio es un
tipo de tiristor formado por cuatro capas
de
material
semiconductor con
estructura PNPN o bien NPNP. Su
objetivo es retardar la entrada en
conducción del mismo, ya que, un
rectificador controlado de silicio SCR se
hace conductor no sólo cuando la
tensión en sus bornes se hace positiva
(tensión de ánodo mayor que tensión de
cátodo), sino cuando siendo esta tensión
positiva, se envía un impulso de cebado a
puerta.El SCR es un rectificador, por lo
que pasa corriente sólo durante los semi
ciclos positivos de la fuente de ca.
 http://www.dte.uvigo.es/recursos/poten
cia/dc-ac/tiristor.htm
 http://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor
 http://www.monografias.com/trabajos7
8/rectificador-controlado-silicioscr/rectificador-controlado-silicioscr.shtml
 http://www.profesormolina.com.ar/tuto
riales/enica_pot.htm
 http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semi
c/applets/pag_scr/pag_scr.htm