Qué es SCR:todo lo que necesita saber

Todos hemos oído hablar de un tiristor antes, pero ¿qué pasa con el tipo más popular? Un SCR, que significa rectificador de control de silicio, actúa como un interruptor y proporciona muchos otros beneficios. No solo ofrece capacidades de conversión AC-DC, sino que también exhibe la capacidad de controlar la energía. Estos también ofrecen una amplia gama de aplicaciones para circuitos, presentando más control.

Comprender un SCR y cómo funciona puede parecer bastante complejo. ¡Entonces empecemos! En este artículo, lo guiaremos en la dirección correcta para obtener más información sobre este dispositivo.

Qué es SCR

SCR (rectificador de control de silicio) es un tiristor especial con capacidades de conmutación ON-OFF a través de condiciones de polarización o control de entrada de puerta. Su símbolo parece idéntico a un diodo. Como sugiere el nombre, se compone de silicio que controla la energía y transforma el voltaje de CA en CC. Además, SCR ve más implementaciones que otros tipos de tiristores, incluidos TRIAC, SCS y DIAC. Estos se integran en un circuito de CA.

(Un símbolo de SCR. Fuente:Tosaka/Wikimedia Commons)

En general, el semiconductor SCR PNPN de cuatro capas consta de tres uniones (J1, J2 y J3). Encontrará J1 entre la primera capa P y N, J2 entre N y Player y, finalmente, J3 entre la última capa P y N. Tres terminales aseguran el ánodo (electrodo positivo ubicado en la capa P superior), el cátodo (que se encuentra en la capa N) y la puerta. Además, la entrada sirve como terminal de control del SCR. Tanto las capas externas de P como las de N se someten a un fuerte dopaje, mientras que las capas centrales de P y N se someten a un dopaje ligero. Luego, la terminal de la puerta se une a la capa P central. La corriente puede fluir a través de este dispositivo unidireccional en una dirección y empaparse en la dirección opuesta.

Además, este dispositivo presenta altas velocidades operativas, longevidad, alto voltaje, capacidades de manejo de corriente y ganancia de energía.

Cómo funciona SCR

Los rectificadores controlados por silicio funcionan de la misma manera que un diodo:bloquean la corriente inversa y conducen la corriente directa. También soporta altos voltajes. Además, este dispositivo contiene una puerta para conducir corriente positiva directa a través del terminal del ánodo (A). La aplicación de un pulso de control corto a la puerta hará que el SCR se vuelva conductor entre la ruta del puente (ánodo a cátodo). Cuando eso sucede, la corriente del ánodo fluye a través de él hasta que el valor llega a cero, lo que obliga al SCR a apagarse. Luego, la puerta necesitará recibir otro pulso de control de voltaje para que vuelva a ser conductora. De lo contrario, no requerirá más voltaje de compuerta una vez que conduzca.

Un SCR también opera en tres modos:bloqueo directo del camino, modo de conducción directa y bloqueo inverso. Sin embargo, la clasificación de voltaje sigue siendo la misma para los métodos de bloqueo de encendido y cambio.

Activar el SCR para que se encienda ocurre en varios métodos. Incluyen activación por voltaje, activación térmica, activación por luz y activación por DV/DT.

Activación por tensión

(La aplicación de voltaje hace que el SCR se active)

El primero, el disparo por tensión, consiste en aplicar una tensión superior al punto máximo, provocando la apertura de la puerta del terminal. Sin embargo, implementar este enfoque podría causar daños permanentes al dispositivo. Esto se debe a que un SCR controla los valores altos de voltaje, que no funcionarán mientras la puerta permanezca abierta.

Activación térmica

La activación térmica también hará que el dispositivo conduzca a medida que aumenta su temperatura. En efecto, los pares de huecos y electrones se agrandarán. Como resultado, la corriente regenerativa aumenta, obligando al SCR a activarse. Sin embargo, esta técnica de activación podría causar una fuga térmica.

Disparo de luz

Mientras tanto, la activación de la luz implica emitir luz sobre la superficie del SCR, lo que hace que los pares de electrones y huecos se multipliquen. Esto obliga al dispositivo a activarse.

Activación DV/DT

Una alta tasa de voltaje entre el ánodo y el cátodo también encenderá el SCR. Sin embargo, el rápido aumento de corriente podría romper el dispositivo. Por lo tanto, recomendamos implementar protección para este enfoque.

Aplicaciones SCR

SCR como conmutador

(Las resistencias protegen los diodos en un circuito de disyuntor de CA)

Esta aplicación implica utilizar dos SCR, que crean y rompen un circuito. El voltaje de entrada de CA distribuye los pulsos de activación de regulación a las puertas de los SCR. Dos resistencias mantienen seguros ambos diodos mientras que la resistencia administrada a la puerta reduce la corriente. El circuito se inicia durante el estado cerrado del interruptor. Luego, SCR₁ dispara durante el medio ciclo positivo debido a su estado de polarización directa. Si el valor actual llega a cero, el dispositivo se desactivará. Después de que eso suceda, SCR₂ se dispara debido a la polaridad inversa del voltaje y recibe la corriente correcta. Al abrir el interruptor, el circuito se rompe. En efecto, los SCR ya no recibirán pulsos de activación mientras la corriente se establezca en cero.

Por lo tanto, un interruptor tradicional puede manejar la corriente de una puerta en mA, lo que significa que puede activar/desactivar la corriente de carga.

Protección contra sobretensiones

(Un SCR puede proporcionar protección contra sobrevoltaje en un circuito).

Debido a su capacidad de conmutación rápida, un SCR mantiene otros componentes electrónicos a salvo de sobretensiones. Estos deben conectarse en paralelo con la carga eléctrica. Cuando ocurre un exceso de voltaje, la puerta del SCR se activa. Luego, extrae corriente de las fuentes de energía, lo que reduce el voltaje de la carga eléctrica. La implementación de dos SCR proporciona los mejores resultados para este escenario. El primero se enfoca en el semiciclo positivo mientras que el otro se enfoca en el semiciclo negativo. Una resistencia reduce la corriente de cortocircuito durante los procesos de activación de ambos SCR. Conectar un diodo Zener en serie con cada resistencia forma un circuito que puede detectar alto voltaje.

Circuitos de pulso

(Un encendido electrónico utiliza un SCR).

Un SCR también proporciona aplicaciones para pulsos de corriente y voltaje de forma de onda alta en un circuito. Un capacitor se carga durante el medio ciclo positivo del suministro principal. A partir de ahí, el SCR se enciende a través del medio ciclo negativo. El SCR se apaga cuando el capacitor se descarga y la corriente directa llega a cero. Luego, el proceso de ENCENDIDO se repetirá, haciendo que la frecuencia del pulso de salida coincida con la frecuencia del suministro.

Diferentes tipos de SCR

Plástico discreto: El tipo SCR de plástico discreto contiene tres pines montados en una cubierta de plástico semiconductor. Además, estos se integran en una PCB, disponible desde 25A hasta 1000V.

Base del montante: Fácil de colocar, esta unidad consta de una base atornillada y proporciona una baja resistencia térmica. Además, el dispositivo de base de espárrago admite de 5 a 150 A de corriente junto con voltaje completo.

Módulo de plástico: Este consta de más de un dispositivo mientras proporciona las mismas cualidades que el plástico discreto. Puede manejar hasta 100 A y conectarse a una placa de circuito impreso con un disipador de calor atornillado.

Paquete de prensa: Estos SCR de paquete a presión se encierran en una cerámica junto con los electrodos para aislar el ánodo y el cátodo. También ofrecen soporte para 200A o más y aplicaciones que requieren más de 1200V.

Base plana: Una base plana viene con aislamiento, manteniéndola a salvo del disipador de calor. Con cualidades similares a las de la base de espárrago, puede manejar mediciones de corriente de 10 a 400 A.

Modos de operación en SCR

Modo de bloqueo hacia adelante:

El SCR funciona en modo de bloqueo de reenvío cuando su ánodo recibe voltaje positivo y el cátodo recibe voltaje negativo. Esto fuerza el paso de una pequeña corriente de fuga directa a través del dispositivo.

Modo de conducción directa:

En el modo de conducción directa, el SCR se enciende, lo que hace que conduzca corriente desde el ánodo al cátodo. Esto ocurre al aplicar un voltaje a la puerta o al exceder el voltaje de ruptura directa.

Modo de bloqueo inverso:

Aplicar voltaje positivo al cátodo y voltaje negativo al ánodo pone al SCR en modo de bloqueo inverso. En efecto, las uniones J1 y J3 cambian a polarización inversa mientras que J2 se establece en polarización directa, evitando el flujo de corriente a través del SCR.

Diagrama del circuito SCR

(Diagrama del circuito de un atenuador de luz SCR. Fuente:Cadmium/Wiki media commons)

Cómo probar SCR

(Use un multímetro para probar el SCR)

Un enfoque de prueba de SCR implica utilizar un multímetro, un proceso efectivo. Para comenzar, deberá configurar el interruptor del multímetro en alta resistencia. Luego, una el cable positivo del multímetro a la puerta del ánodo del SCR y el cable negativo al cátodo. Después de seguir ese paso, el multímetro indicará un circuito abierto. Si cambia las conexiones, también mostrará un curso disponible.

A continuación, conecte los terminales de puerta y el ánodo del SCR al extremo positivo del multímetro. Luego, deberá conectar el cátodo del SCR al extremo opuesto. En efecto, esto hace que el multímetro muestre una lectura de baja resistencia, lo que significa que el interruptor del SCR se pone en ON. Retirar la terminal de puerta del ánodo generará la misma tarea, que representa una forma de enganche. Los resultados positivos de las pruebas significan que el SCR proporciona un rendimiento de alta calidad.

Resumen

Después de todo, un SCR alberga aplicaciones prácticas para circuitos simples. No solo eso, sino que también puede proteger los componentes contra sobretensiones. También actúa como rectificador, convirtiendo CA en CC mientras controla la energía. Eso solo hace que este dispositivo sea una necesidad. Además, viene en algunos tipos que cumplen su propósito con características beneficiosas. Por último, un SCR opera en tres modos diferentes, lo que lo convierte en un dispositivo complejo. Requiere voltaje aplicado para proporcionar capacidades de conmutación.

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