Tiristor scr tipos y explicación de los ya mencionados PDF

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República Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario de Tecnología de Cabimas Carrera: Ingeniería Eléctrica Asignatura: Electrónica Profesora: Yohalys Ramirez Cabimas - Edo. Zulia

Tiristor SCR

Realizado por: Daniela Oviedo CI: 26.914.304

Cabimas, Agosto de 2020

El Tiristor Es una familia de componentes electrónicos 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 la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores.

a

Es un semiconductor de potencia que se utiliza como interruptor, ya sea para conducir o interrumpir la corriente eléctrica, a este componente se le conoce como de potencia por que se utilizan para manejar grandes cantidades de corriente y voltaje, a comparación de los otros semiconductores que manejan cantidades relativamente bajas.

Tiristor SCR

Es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo 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. Cuando le llega una pequeña corriente a la puerta G, se activa el tiristor (interruptor cerrado entre ánodo y cátodo) y comenzará a pasar una corriente entre el ánodo y el

cátodo llamada corriente directa. Mientras no le llegue corriente a la puerta G no habrá corriente entre el ánodo y el cátodo (interruptor abierto). El interruptor es el ánodo y el cátodo; y la puerta G es la que lo cierra o lo abre (activación) por medio de una señal eléctrica. Una vez que el tiristor se activa, permanece activado (interruptor cerrado) aunque cortemos la corriente por la patilla o puerta G. En el transistor cuando le deja de llegar corriente a la base se desactiva. Si queremos que deje de pasar corriente entre el ánodo y el cátodo del tiristor la única forma es desconectando la corriente directa.

Tiristor SCR En Corriente Alterna

Para ver el comportamiento del tiristor SCR en alterna, se utilizará el circuito que se muestra en la imagen, donde RL representa la carga que será conectada al SCR, a través de la cual circulará una corriente IL cuando el tiristor se active mediante una señal que le llegue a su compuerta. La corriente IL tiene que ser menor que la corriente máxima que puede soportar el SCR entre su ánodo y su cátodo cuando este entre en conducción o se active, este valor se puede encontrar en la hoja de datos de tiristor SCR que se utilice como IRMS , por ejemplo para el SCR 2N5061 será de 800mA. RG es una resistencia que limitará la corriente que llegará a la compuerta, para realizar el cálculo de la resistencia que garantice que el tiristor SCR se activará, se aplicará la ley de kirchoff en la malla de la compuerta, para esto será necesario conocer la corriente de disparó IGT, así como su tensión de disparo VGT del SCR, estos valores se pueden obtener de la hoja de datos del tiristor SCR que se utilice, VS la fuente de tensión alterna que se utilizará para el ejemplo del comportamiento del tiristor SCR en alterna, por ejemplo para el SCR 2N5061 según su hoja de datos la corriente que

garantiza que el 2N5061 se activará es IGT=200uA y su tensión de disparo es de VGT=0,8V a una temperatura ambiente de 25ºC; luego: RG= (VS-VGT)/IGT Al utilizar el SCR en alterna, todas las corrientes y las tensiones que se ven en la imagen superior serán senoidales, además de estar en fase ya que en este ejemplo no hay capacitancias ni inductancias, la intención de este ejemplo es ver cómo se comporta el tiristor scr en alterna. En el circuito cuando la onda senoidal de la fuente de alterna VS pase por 0 el tiristor SCR en alterna estará apagado o desactivado o abierto ya que se le puede considerar como un interruptor abierto, por lo que la tensión entre el ánodo y el cátodo V AK será la tensión VS de la fuente de alterna. VS aumentará su valor de 0 hacia su valor pico, a su vez la tensión sobre la compuerta del tiristor SCR también aumentará de valor desde 0, pero cuando alcance el valor de la tensión de disparo V GT el tiristor SCR se encenderá o activará o se cerrará, por lo que a partir de ese momento la tensión entre el ánodo y el cátodo VAK será la tensión que le corresponde cuando el SCR se cierra, esto en la hoja de datos se puede encontrar como V TM, cuando el tiristor SCR en alterna se cierra, sobre la carga RL comenzará a circular una corriente IL, dando origen a una tensión sobre la carga VRL con la forma de onda que tendrá VS a partir del momento que el SCR se cerró. Cuando el SCR se ha cerrado VS seguirá aumentando de valor hasta alcanzar su valor pico y luego comenzará a disminuir su valor, la tensión VL sobre la carga RL irá tomando la forma de onda de VS, cuando VL disminuya también lo hará IL y cuando IL se haga menor que la corriente de mantenimiento

IH, el tiristor SCR en alterna se apagará y volverá a caer entre el ánodo y el cátodo la forma de la onda seno de VS. En la forma de onda de VL se puede ver que le falta la parte de la tensión VTM que es lo que cae sobre el tiristor SCR en alterna en este caso. Como se ve el tiristor SCR en alterna se comporta como un diodo, rectificando la señal alterna obteniéndose una rectificación de media onda, ya que el tiristor SCR solo conduce en un solo sentido, y esto ocurre cuando la tensión en el ánodo sea mayor a la tensión en el cátodo, con la diferencia que en comparación con el diodo el SCR necesita una señal de activación en su compuerta que en este caso se le hace llegar a través de la resistencia RG, sin esa señal de activación el tiristor SCR no conducirá. Justamente la característica del tiristor SCR de necesitar una señal de activación a través de su compuerta es lo que se aprovecha para realizar el control de fase utilizando el tiristor SCR en alterna, para de esta manera controlar la potencia que le llegará a la carga.

SCR Las siglas SCR significan rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier).

Características Del SCR Cuando el SCR está polarizado en inversa se comporta como un diodo común (ver la corriente de fuga característica que se muestra en el gráfico). En la región de polarización en directo el SCR se comporta también como un diodo común, siempre que el SCR ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E. Para valores altos de corriente de compuerta (IG) (ver punto C), el voltaje de ánodo a cátodo es menor (VC). Si la IG disminuye, el voltaje ánodo-cátodo aumenta. (Ver el punto B y A, y el voltaje ánodo-cátodo VB y VA).

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

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Interruptor casi ideal

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Amplificador eficaz

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Fácil controlabilidad

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Características en función de situaciones pasadas (memorias).

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Soportan altas tensiones

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Capacidad para controlar Grandes Potencias

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Relativa rapidez

Curva Característica Del SCR El tiristor debe siempre estar polarizado directamente, es decir el ánodo al positivo y el cátodo al negativo, para que pueda empezar a pasar la corriente entre ellos al activarlo, ya que es en el sentido que deja circular corriente entre ánodo y cátodo. Si está polarizado indirectamente nunca pasará corriente entre el ánodo y el cátodo aunque tengamos corriente en la puerta G. La corriente necesaria (o mínima) que le tiene que llegar a G para activar el tiristor es lo que se conoce como "Corriente de Disparo". Podríamos hablar de la tensión a la que se activa, en lugar de corriente (ya sabes que para que exista corriente necesitamos una tensión), en este caso se llamará "Tensión de Disparo".

Otra característica del tiristor es que la tensión o corriente de disparo no es fija, a mayor corriente de disparo (corriente por G = Ig) menor será la tensión de disparo o ruptura Vr. Fíjate en la gráfica siguiente:

Para un tiristor polarizado directamente, la inyección de una corriente por la puerta G al aplicar una tensión positiva entre la puerta G y el cátodo (K) lo activará. Si aumentamos la corriente en G disminuirá la tensión de disparo del tiristor.

Aplicación De Los SCR Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna. La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Además el tiristor se bloqueará automáticamente al cambiar la alternancia de positiva a negativa ya que en este momento empezará a recibir tensión inversa. Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes: · Controles de relevador.

· Circuitos de retardo de tiempo. · Fuentes de alimentación reguladas. · Interruptores estáticos. · Controles de motores. · Recortadores. · Inversores. · Ciclo conversores. · Cargadores de baterías. · Circuitos de protección. · Controles de calefacción. · Controles de fase.

Tipos Bidireccionales controlados por fase (BCT) Este tipo corresponde a dos tiristores en un mismo encapsulado, aun que están juntos no interfieren entre si cada uno tiene sus terminales puerta para ser activados.

Fototiristor (LASCR) Este como su nombre lo indica es un tiristor el cual se activa mediante la luz.

Triodo bidireccional (TRIAC) Se usa para la corriente alterna ya que contiene dos tiristores juntos en un mismo encapsulado, en este ocasión solo cuentan con una terminal puerta y esta es capaz de activar a los dos componentes al mismo tiempo.

De conducción inversa (RCT) Se podría decir que es un SCR con la integración de un diodo colocado en paralelo pero inversamente, esto se utiliza para evitar que corrientes parásitas generadas debido a inducciones circulen en contra flujo de la corriente.

De desactivación por compuerta (GTO) Este tipo es una mejora del tiristor SCR ya que puede desactivarse travez de su puerta con la única condición de aplicar voltaje negativo.

Controlados por MOSFET (MCT) Solo es una mejora del tiristor convencional utilizando Mosfet, solo que para encender se utiliza voltaje negativo y para apagar voltaje positivo.

Controlados por FET (FET) Este tipo incorpora un tiristor y un transistor Mosfet en paralelo, el cual se encarga de generar la corriente de disparo para el tiristor. Este dispositivo es como los convencionales se pueden activar pero no desactivar a menos que se quite la corriente del circuito o la corriente sea muy baja.

Desactivado por MOS (MTO) Este es una combinación entre un GTO y un FET, y supera la limitación de apagado de un GTO. Este componente tiene dos terminales de compuertas una para encendido y la otra para apagado.

Desactivado por emisor (ETO) Este es una combinación entre un GTO y un MOS, este tiristor también tiene dos compuertas una de encendido y otra de apagado pero funciona totalmente diferente a un MTO, ya que para activar el tiristor es necesario aplicar un voltaje positivo en las dos compuertas y para apagarlo se debe aplicar un voltaje negativo en la puerta de apagado.

Conmutados por compuerta integrada (IGCT) Este es la evolución del GTO, su activación es por medio de su terminal puerta, para desactivarlo se utiliza la misma terminal solo que este componente incorpora una etapa de control para poder aplicar voltaje negativo muy elevado y muy rápido.

De inducción estática (SITH) Este tiristor a simple vista podría parecer un diodo normal, aunque tiene una gran diferencia la cual es que para que este se active tiene que pasar del voltaje umbral por lo regular 30v, una vez que pasa el voltaje requerido deja pasar la corriente y cuando está por debajo actúa como interruptor abierto.

Diodo bidireccional (DIAC) Aun que este tiene dos terminales y es más parecido a un diodo normal también es considera un tiristor ya que cuando sobre pasa cierto voltaje este se activa, mientras tanto actúa como un interruptor abierto...