Rectificador Controlado de Silicio SCR

Rectificador Controlado de Silicio SCR

abril 13, 2020 0 Por Guillermo Huerta

El SCR o “Silicon Controled Rectifier” (Rectificador Controlado de Silicio); es un dispositivo con tres terminales; Ánodo, Cátodo y Compuerta o Gate de Control.

Este es muy similar a un diodo de cuatro capas descrito en la anterior sección pero que posee una entrada adicional (G) que permite disparar en el dispositivo antes de alcanzar VBO. En la siguiente figura se muestra el simbolo del SCR y su modelo a nivel transistor.

En el modelo a nivel transistor se observa claramente que al introducir una corriente por la línea G se produce la conducción de los transistores, es decir, el disparo del dispositivo sin ser necesario alcanzar la VBO. en la siguiente figura se permite ver claramente como las características del SCR varían con la corriente de su puerta cuyos valores son del orden de mili amperios o inferiores.

Rectificador Controlado de Silicio SCR

Parámetros característicos del Rectificador Controlado de Silicio SCR

Tiempo de conducción (Turn-on Time)

Es el tiempo de duración mínima que la tensión de disparo para pasar el SCR de bloqueo a conducción. Este tiempo tiene dos componentes: Ton=td+tr, siendo td el tiempo de retraso (delay time) y tr el tiempo de subida (rise time).

Por ejemplo el 2N5060 tiene el Ton=td+tr = 3us+0.2us = 3.2 us

Tiempo de corte (Turn-off Time)

Tiempo en que el SCR puede permanecer por debajo de las condiciones de mantenimiento. El 2N5060 tienen un Toff = tq de 10us.

Máxima corriente de conducción

Es la máxima corriente eficaz que puede circular por el SCR durante el estado de conducción; esta intensidad de corriente es determinada por el fabricante del dispositivo. Para el 2N5060 la IT(RMS) = 0.8 A.

Velocidad crítica de elevación.

Son variaciones muy rápidas de tensión entre el ánodo y cátodo en un SCR puede originar un disparo no deseado. Para evitar este problema, la variación de tensión ánodo – cátodo no debe superar el valor conocido como velocidad crítica de elevación (dt/dv); si se supera este valor además de producir el disparo puede llegar a deteriorar el dispositivo.

El 2N5060 tiene un dv/dt = 30V/s. A veces transitorios en las líneas de alimentación pueden originar problemas del comportamiento del SCR al ser superada su velocidad crítica de elevación.

Los circuitos de protección contra transitorios de corriente y transitorios de tensión, evitan este disparo indeseado. Básicamente con un filtra basado en un RC o inducciones que eliminan esas señales espúreas.

Rectificador Controlado de Silicio SCR

Funcionamiento del SCR

Corriente Continua

Si no existe corriente en la compuerta el tiristor no conduce. Lo que sucede después de ser activado el SCR, es que se queda conduciendo (activado) y se mantiene así.

Si se desea que el tiristor deje de conducir (desactivado), el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios.

Si se disminuye lentamente el voltaje (tensión), el tristor 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.

Como se puede ver 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

Corriente Alterna

Se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga eléctrica. (Bombillo, Motor, etc.). La fuente de voltaje puede ser de 110V c.a., 120V c.a., 240V c.a. , etc.

El 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 corriente a la compuerta del SCR.

Puede verse que el voltaje en el condensador (en azul) está atrasado con respecto al voltaje de alimentación (en rojo) causando que el tiristor conduzca un poco después de que el tiristor tenga la alimentación necesaria para conducir.

Durante el ciclo negativo el tiristor se abre dejando de conducir. Si se modifica el valor de la resistencia, por ejemplo si utilizamos un potenciómetro.

Se modifica el desfase que hay entre las dos tensiones antes mencionadas ocasionando que el SCR se active en diferentes momentos antes de que se desactive por le ciclo negativo de la señal. y deje de conducir.