El SCR, o rectificador controlado por silicio, es un componente electrónico que se utiliza como interruptor en diversos circuitos y dispositivos electrónicos. Está estructurado con tres terminales que ayudan a controlar la magnitud y la dirección de la corriente que fluye en el circuito. Se utiliza comúnmente en diversas industrias, como el control de circuitos de iluminación, el control de velocidad de motores y las líneas de transmisión de alta potencia.
El silicio se utiliza comúnmente para la creación de diversos componentes semiconductores, y el SCR también se fabrica con este material. Se utiliza principalmente en circuitos rectificadores, es decir, en la conversión de CA a CC, por lo que se le conoce como rectificador controlado. En este tutorial, analizaremos su funcionamiento, características, aplicaciones y otras funciones. Comencemos.
¿Qué es un rectificador de control de silicio?
El SCR es un dispositivo semiconductor que se utiliza como interruptor para controlar el flujo de CA o CC en circuitos. Tiene una estructura de 4 capas configurada como una combinación PNPN. En este PNPN, hay 3 capas PN. Su diseño es tal que, cuando no hay ninguna fuente de alimentación conectada a su terminal, funciona como un interruptor abierto. Si el cable positivo de la fuente de alimentación se conecta al terminal de puerta del SCR, como resultado de una pequeña corriente, el SCR comienza a funcionar y la corriente lo atraviesa. La corriente continúa fluyendo hasta que se desconecta la alimentación. El SCR fue desarrollado inicialmente por General Electric (GE) en 1957. En aquel entonces se conocía como SCR o rectificador controlado de silicio; también se conocía como tiristor.
¿Qué significa SCR?
SCR significa rectificadores controlados de silicio y es un dispositivo configurado con material semiconductor de cuatro capas.
Diferentes tipos y paquetes de SCR
Plástico discreto:
Es un tipo de SCR muy común y cuenta con 3 pines configurados con material semiconductor recubierto de plástico. Este SCR tiene diseños más planos y es más económico que otros tipos. Se utiliza para aplicaciones de 25 a 1000 voltios. Ofrece espacio para la conexión de componentes de mayor tamaño en los circuitos.
Módulo de plástico:
Incluye más de un dispositivo, tiene un rango de corriente de aproximadamente 100 amperios y las mismas características que un modelo de plástico discreto. Se conecta a una placa de circuito impreso mediante el atornillado del disipador térmico.
Dossier de prensa:
Este tipo de SCR se utiliza para proyectos de alta corriente, como corrientes de 200 amperios o superiores y voltajes de 1200 voltios o superiores. Su estructura interna está revestida con una carcasa cerámica y cuenta con aislamiento entre el cátodo y el ánodo.
Base del perno:
SCR de base de perno Viene con bases atornilladas y admite de cinco a 150 amperios de corriente mediante el uso de un rango de voltaje completo. Tienen baja resistencia térmica y disipan el calor eficientemente. Están fijados mecánicamente al disipador, lo que dificulta su extracción.
Base plana:
Se separa del disipador térmico mediante aislamiento y sus características son similares a las de un rectificador controlado por silicio (SCR) con base de perno. Su rango de corriente es de 10 a 400 A.
Características de los SCR
Para encontrar las características VI del SCR, se utilizan tres regiones operativas: bloqueo directo, región de conducción directa y región de bloqueo inverso.
Hay una pequeña corriente de fuga que fluye en la dirección inversa para el modo de bloqueo inverso que se ve en el lado negativo del gráfico.
En el modo de bloqueo directo, el ánodo se alimenta a positivo y el cátodo a negativo. Como resultado, una pequeña corriente de fuga pasa a través del SCR en dirección positiva, y el gráfico también lo hace.
Después de alcanzar un determinado nivel de voltaje, conocido como voltaje de ruptura, el SCR está en modo conductor con alto flujo de corriente.
La corriente de compuerta en el gráfico está dedicada a I1, I2 e I3, y para una corriente de compuerta alta, la conducción alta será del SCR.
¿Qué es el símbolo SCR?
La representación simbólica de los rectificadores de silicio es similar a la de un diodo. Esto significa que consta de un diodo y un diodo similar a un cátodo con puertas terminales adicionales. El SCR permite el flujo de corriente en una dirección y lo detiene en la dirección inversa. Sus tres terminales son el ánodo, el cátodo y la puerta, que se designan como A, K y G, respectivamente. Las puertas terminales se utilizan como puntos de control y se activan o desactivan en el SCR.
¿Cuál es la construcción del SCR?
Como se mencionó anteriormente, el SCR tiene cuatro capas que pueden combinarse con PNPN o NPNP. En estas cuatro capas, hay tres uniones PN denominadas J4, J3 y J1. Su ánodo es un terminal positivo (la capa P) y el cátodo es un electrodo negativo (la capa N). El SCR se controla mediante puertas.
Sus capas P y N con 3 electrodos están altamente dopadas, y las capas P y N intermedias están menos dopadas, y la puerta está configurada con una capa P. Un SCR se presenta con 3 tipos de construcción: Mesa, Planar y Press Pack.
¿Cómo funciona un SCR?
El funcionamiento del SCR es similar al de un diodo, lo que significa que permite el flujo de corriente en dirección directa y lo bloquea en dirección inversa. Tiene características para manejar altos voltajes.
Su compuerta controla el flujo de corriente directa positiva en el ánodo. La aplicación de un pulso corto en la compuerta permite que el SCR funcione entre el ánodo y el cátodo. Como resultado, la corriente del ánodo se vuelve cero cuando el SCR está desactivado. De nuevo, la condición de la compuerta de voltaje recibe otro pulso.
Hay tres modos principales de funcionamiento del SCR.
Modo de bloqueo hacia adelante
● El voltaje positivo está conectado al ánodo y el negativo al cátodo. En el modo de bloqueo directo, J1 y J3 están polarizados directamente, y J2, inversamente. Esto impide el flujo de corriente hasta que la compuerta active la conducción.
Modo de conducción hacia adelante
En este modo, el SCR estará activado y en funcionamiento. Existen dos métodos para la conducción del SCR. El primero consiste en una mayor tensión de polarización directa en comparación con la ruptura o en proporcionar una alimentación positiva en el terminal de puerta.
Modo de bloqueo inverso
El terminal positivo de la batería tiene un cátodo y el negativo, el ánodo del SCR. Cuando se suministra voltaje, las uniones J1 y J3 funcionan con polarización inversa, mientras que J2 tiene polarización directa.
5. Aplicaciones de los rectificadores controlados
● Se utiliza como rectificador y conmuta de conversión de CA a CC.
● Se utiliza para el manejo de alta potencia y circuitos de corriente y se apaga fácilmente con bajo voltaje.
● Se utiliza en circuitos de alimentación y controladores de velocidad de motores.
● Se utiliza en circuitos reguladores de voltaje para proporcionar un voltaje constante para el funcionamiento del dispositivo.
El SCR es actualmente un dispositivo semiconductor importante que se utiliza en diversos proyectos y circuitos electrónicos. Es el componente principal de los circuitos de gestión de potencia y se utiliza principalmente en sistemas eléctricos. También se utiliza para gestionar componentes que funcionan con sobretensiones y se utiliza principalmente en rectificadores. Requería trabajo con tensión, y sus tres modos lo convierten en un dispositivo complejo para su funcionamiento en circuitos. El SCR se utiliza principalmente en comparación con los componentes de los grupos de tiristores, como DIAC o TRIAC. Sus características de gestión de alta corriente facilitan su uso en aplicaciones con alta corriente, como dispositivos de soldadura e inversores de gran tamaño.
