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• Winer Huarhua Chipao

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RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO “SCR” Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones “pn” que está formado 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.

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.

Funcionamiento del SCR Los SCR están formado por 4 capas de materiales semiconductores, en una estructura que puede ser llamada PNPN.

Esta estructura, en verdad, equivale a dos transistores, un NPN y un PNP, que son conectados en un circuito regenerativo que son conectados. Tomando el circuito equivalente como punto de partida resulta bastante más simple entender cómo funciona un SCR. En una aplicación normal, el ánodo es mantenido positivo en relación al cátodo.

Con la compuerta despolarizada no debe haber circulación de ninguna corriente por los dos transistores pues el NPN se encuentra AL corte y con eso el PNP no tiene polarización de base. Vamos a suponer ahora que se aplica una pequeña tensión positiva en la compuerta, para polarizar la juntura base-emisor del transistor en el sentido de que haya conducción, Con eso, el transistor NPN entra en conducción, polarizando también la base del NPN, pues la corriente de base del PNP es la corriente de colector del NPN. El resultado es que fluye una corriente del emisor al colector del PNP que va a reforzar la polarización de base del NPN. El resultado es una realimentación: la corriente de colector del PNP polariza a la base del NPN que provoca una polarización de base del PNP. Rápidamente los dos transistores son llevados a la saturación, y aunque el estímulo inicial o sea la corriente de gate que dio principio al proceso desaparezca, los dos transistores permanecen en plena conducción. Circula entonces una corriente máxima entre el ánodo y el cátodo. Para desconectar el SCR es necesario reducir la corriente entre ánodo y cátodo a un valor suficientemente bajo para que la realimentación cese. Tenemos dos posibilidades: una consiste en desconectar por un instante la alimentación del circuito, o sea, desconectar el ánodo.

Otra posibilidad, que equivale a ánodo con el cátodo a través de un interruptor, u otro recurso equivalente. Vea entonces el lector que: Una vez disparado, el SCR permanece "conectado” aunque la corriente de compuerta desaparezca. Para desconectar el SCR es preciso reducir la tensión entre el ánodo y el cátodo a un valor mínimo que impida la continuación del proceso de realimentación. Modalidades de operación El SCR puede tener dos modalidades de operación que dependen del tipo de polarización. a) Disparo por compuerta: En esta modalidad, que aparece en la figura 6, aplicamos una tensión tija entre el ánodo y el cátodo, conectando en serie la carga que se debe alimentar.

Un pulso positivo se aplica a la compuerta y lleva al SCR a conducción plena. Si la alimentación principal fuera de tensión continua, para desconectar el SCR, incluso después que desaparece el pulso, es necesario reducir al mínimo la tensión principal. Si la alimentación fuera de tensión alternante, una vez terminado el pulso de disparo, el SCR desconecta al final de cada semiciclo positivo, pues la tensión se reduce a cero en ese instante.

Así, si existieran pulsos en secuencia para el disparo, dependiendo del instante en que ocurra el mismo, en relación con los semiciclos de alimentación, puede ocurrir el disparo o no del SCR y el tiempo de su conducción va a depender de cuánto de cada semiciclo resta por conducir. Esta propiedad permite que el SCR se use como control de potencia en circuitos de corriente alterna.

Polarizamos la compuerta del SCR con una tensión fija, dada por los resistores R1 y R2. Esta polarización determina la tensión entre el ánodo y cátodo que va a provocar el disparo. Así, el SCR va a conectar cuando la tensión alcance el valor previsto y permanecerá en este estado mientras haya corriente disponible en el circuito. Esta modalidad puede ser usada para hacer del SCR el elemento activo en un oscilador de relajación.

Características de control del SCR 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

Parámetros del SDR        

VRDM: Máximo voljaje 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.

Curva característica del SCR Cuando está polarizado el SCR en inversa se comporta como un diodo. En la región de polarización en directo, se comporta también como un diodo común, siempre que ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E. Para valores altos de corriente de compuerta (IG), el voltaje de ánodo a cátodo es menor (VC).

Si la IG disminuye, el voltaje ánodo-cátodo aumenta. Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, el voltaje ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes de que conduzca (se ponga en On / esté activo).