4.2.1 SCR: RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO

¿QUÉ ES EL TIRISTOR SCR?

El tiristor SCR es un dispositivo electrónico que tiene la característica de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido tal como lo hace un diodo, pero para que comience a conducir el tiristor SCR necesita ser activado, mientras el tiristor SCR no sea activado este no conducirá.

Los tiristores SCR cuentan con 3 pines a los cuales se les llama ánodo, cátodo y puerta o compuerta; cuando el tiristor SCR entra en conducción o se activa, la corriente en el irá del ánodo hacia el cátodo tal como ocurre en los diodos.

La estructura básica de un SCR se muestra en la figura:

CIRCUITO EQUIVALENTE DEL SCR

Al igual que la operación de un diodo de 4 capas, la operación del SCR se entiende mejor si su estructura pnpn interna se ve como una configuración de dos transistores, como muestra la figura. Esta estructura es como la del diodo de 4 capas excepto por la conexión de compuerta.

FUNCIONAMIENTO DEL SCR

Con la compuerta despolarizada (VG=0, IG=0) no debe haber circulación de ninguna corriente por los dos transistores, pues el NPN se encuentra al corte y por ende el PNP no tiene polarización de base.

Si se aplica una pequeña tensión positiva en la compuerta, para polarizar la juntura base-emisor del transistor NPN (Q2), el transistor PNP (Q1) entra en conducción, polarizando también a la base del NPN(Q2); logrando que la corriente circule del ánodo al cátodo.

Tras el disparo, el SCR seguirá conduciendo corriente debido al modo de regeneración de encendido; por tanto así se aplique nuevamente un pulso por la compuerta no afecta la conducción.

ENCENDIDO DEL SCR

Un SCR también puede encenderse sin que se active la compuerta incrementando el voltaje entre el ánodo y el cátodo a un valor que exceda el voltaje de ruptura en directa VBR(F).

—El voltaje de ruptura en directa se reduce a medida que IG se incrementa por encima de 0 V.

CARACTERÍSTICAS Y VALORES NOMINALES DEL SCR

• Voltaje de ruptura en directa, VBR(F) Éste es el voltaje al cual el SCR entra a la región de conducción en directa. El valor de VBR(F) es máximo cuando IG = 0 y se designa VBR(F).
• —Corriente de retención, IH Éste es el valor de la corriente en el ánodo por debajo del cual el SCR cambia de la región de conducción en directa a la región de bloqueo en directa.
• —Corriente de disparo en la compuerta, IGT Éste es el valor de la corriente en la compuerta necesario para cambiar el SCR de la región de bloqueo en directa a la región de conducción en directa en condiciones específicas.
• —Corriente en directa promedio, IF(prom) Ésta es la corriente máxima en forma continua en el ánodo (cd) que el dispositivo puede soportar en el estado de conducción en condiciones específicas.
• —Región de conducción en directa Esta región corresponde a la condición encendido del SCR en la que la corriente fluye del ánodo al cátodo gracias a la muy baja resistencia (corto aproximado) del SCR.
• —Regiones de bloqueo en directa y en inversa Estas regiones corresponden a la condición apagado del SCR en la que la corriente que fluye del ánodo al cátodo es bloqueada por el circuito abierto efectivo del SCR.

• —Voltaje de ruptura en inversa, VBR(R) Este parámetro especifica el valor de voltaje en inversa del cátodo al ánodo al cual el dispositivo irrumpe en la región de avalancha y comienza a conducir en exceso (igual que en un diodo de unión pn).

  (Para mayor compresión véase la primer gráfica).

 

APAGADO DEL SCR

INTERRUPCIÓN DE LA CORRIENTE EN EL ÁNODO: 

Con este arreglo, se puede apagar un SCR con la interrupción de la corriente por medio de un interruptor en serie, o bien colocado en paralelo al SCR.

 

APAGADO POR CONMUTACIÓN FORZADA

Con esta configuración se obliga momentáneamente a la corriente que circula a través del SCR a que lo haga en la dirección opuesta a la conducción en directa, de modo que la corriente neta en directa se reduzca por debajo del valor de retención.