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SCR - Rectificador controlado de silicio. Símbolo, estructura y funcionamiento básico.

El SCR es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal.

El símbolo y estructura del SCR son:

Estructura y símbolo de un SCR - Electrónica Unicrom

Analizando los diagramas: A = ánodo, G = compuerta o Gate, C = K = cátodo

Funcionamiento básico del SCR

El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento.

Circuito equivalente de un SCR - Electrónica UnicromAl aplicarse una corriente IG al terminal G (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 mismos que IB1 en la base de Q1, y......

Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.

Los parámetros del SCR son:

- 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 votaje 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

Tiristor / SCR y la corriente continua
Activación, el pulso, desactivación, tiristor con carga inductiva

El funcionamiento de un tiristor en corriente continua es fácil de entender.

Normalmente el tiristor trabaja con polarización directa entre ánodo (A) y cátodo (C o K) (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor).

Con esta condición, sólo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) para activarlo. Este pulso debe de tener una amplitud mínima, para que la corriente de compuerta (IG) provoque la conducción.

Activacion del tiristor

Circuito de prueba en corriente continua de un SCR - Electrónica UnicromEn el gráfico siguiente se ve una aplicación sencilla del tiristor en corriente continua.

El SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con un pulso de tensión que causa una pequeña corriente. (se cierra momentáneamente el interruptor S). El tiristor conduce y se mantiene conduciendo, no necesitando de ninguna señal adicional para mantener la conducción.

No es posible desactivar el tiristor (que deje de conducir) con la compuerta.

Características del pulso de disparo

La duración del pulso aplicado a la compuerta G debe ser lo suficientemente largo para asegurar que la corriente de ánodo se eleve hasta el valor de retención. Otro aspecto importante a tomar en cuenta es la amplitud del pulso, que influye en la duración de éste.

Desactivación de un tiristor

El tiristor una vez activado, se mantiene conduciendo, mientras la corriente de ánodo (IA) sea mayor que la corriente de mantenimiento (IH). Normalmente la compuerta (G) no tiene control sobre el tiristor una vez que este está conduciendo.

Opciones para desactivar un tiristor:
1. Se abre el circuitos del ánodo (corriente IA = 0)
2. Se polariza inversamente el circuito ánodo-cátodo (el cátodo tendrá un nivel de tensión mayor que el del ánodo)
3. Se deriva la corriente del ánodo IA , de manera que esta corriente se reduzca y sea menor a la corriente de mantenimiento IH.

Tiristor / SCR y la corriente alterna

Antes de iniciar la lectura de este tutorial se recomienda leer los tutoriales el tiristor y el tiristor en corriente continua. Si ya lo hizo o no lo considera conveniente, continúe

Control de fase con tiristor

Se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga. (en el caso de la figura es un bombillo o foco)

La fuente de voltaje puede ser de 110V c.a., 120V c.a., 240V c.a. , etc. La suministrada a la carga se controla variando el ángulo de conducción.

Dimmer implementado con un SCR - Electrónica UnicromEl circuito RC produce un corrimiento de la fase entre la tensión de entrada y la tensión en el condensador que es la que suministra la a la compuerta del SCR.

Como R es un potenciómetro, el valor resistivo puede variar y así producir un corrimiento de fase ajustable, que causará que la entrega de potencia a la carga (el bombillo) también sea variable.

Con ésto se logra que la intensidad de la en el bombillo varíe. El diodo en la compuerta del SCR se usa para bloquear la tensión de compuerta durante el ciclo negativo (de 180° a 360°)

Formas de onda de la señal de entrada y en la carga para diferentes corrimientos de fase.

Formas de onda de la señal de entrada y en la carga para diferentes corrimientos de fase en un circuito con tiristor  -  Electrónica Unicrom- El 1er diagrama muestra la onda de entrada. Observar los ptos. 0°, 180° y 360°.

- El 2do diagrama muestra la señal aplicada a la carga cuando el disparo es a los 45°

- El 3er diagrama muestra la señal aplicada a la carga cuando el disparo es a los 150°.

En el segundo y tercer diagrama se ve que la semionda negativa ha desaparecido, y esto es debido a que el tiristor se comporta, cuando está conduciendo, como un diodo.

El área bajo la curva en el segundo y tercer diagrama representa la energía transferida a la carga.

El segundo diagrama tiene un área bajo la curva mayor, entonces indica que, en este caso, hay más energía entregada al bombillo que en el tercer diagrama.

El máximo corrimiento de fase se logra cuando el potenciómetro tiene su mayor valor y el mínimo cuando este tiene su valor más pequeño.

Ver que cuando R = 0 (valor mínimo del potenciómetro) el capacitor está en paralelo con el tristor y el éste se comporta prácticamente como un diodo, pues se dispara casi inmediatamente que la señal de entrada pasa los 0°.

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