Curso de electrónica básica #2.13 - El tiristor SCR

Curso de electrónica básica #2.13: El tiristor SCR

El SCR es un componente que permite el paso de corriente en un solo sentido, es decir un diodo pero con la diferencia de que posee una tercera terminal de control. Estas terminales son el ánodo (A), cátodo (K) y compuerta o gate (G).

Figura 1: SCR en empaquetado normal.

Figura 2: Símbolo del SCR.

Como lo dice sus siglas en inglés SCR significa Rectificador Controlado de Silicio, o Silicon Controller Rectifier.

El SCR es un componente que permite el paso de corriente en un solo sentido, es decir un diodo pero con la diferencia de que posee una tercera terminal de control. Es decir, este componente se puede usar como un suiche de activación que se sostenga después de activado.

Simbologías, estructuras y modelo real

El símbolo del SCR, básicamente es como el de la figura 2, un diodo con un pin adicional llamado gate o compuerta (G), sin embargo, su equivalente se puede mostrar en la figura siguiente.

Figura 3: Símbolo equivalente del SCR.

Es simple ver que cuando este esta polarizado de ánodo a cátodo, y de repente entra una corriente entre compuerta a cátodo, Q2 entra en conducción, obligando a su vez a Q1 a conducir de la misma manera, la corriente del colector de Q1 entrará por la base de Q2, manteniendo la circulación independiente del estado de la compuerta.

Estructura interna y capas.

El SCR, mirando la figura 3, se puede concluir como una interrelación de capas PNPN, que muestra la unión de dos transistores, uno PNP y el otro NPN, donde las capas NP están en común para estar activados por la compuerta.

Figura 4: Capas del SCR.

Funcionamiento del SCR

El la siguiente figura se muestran las corrientes básicas del SCR.

Figura 5: Corrientes y polarización del SCR.

Como se muestra en la gráfica, para que este SCR se active, es necesario que primero, esté polarizado desde el ánodo al cátodo, pero aún así por si solo no conducirá nada de corriente, solo hasta que este componente tenga un voltaje de polarización entre la puerta y el cátodo, lo suficientemente grande como para hacer que IG conduzca.

Segundo, IG debe ser lo suficiente para que IH no solo comience a conducir desde ánodo a cátodo, sino que también se sostenga independiente del estado de la puerta o gate; en este punto ya IH llega ser precisamente la corriente de sostenimiento.

Como tercer punto, la única forma de desactivar al SCR, es desconectando la corriente de IH o llevándola a un mínimo de corriente menor a la IH o corriente de sostenimiento, así, el componente, entrará en su estado inicial.

En pocas palabras, el SCR no se activará si se suprime IG antes de que IH llegue ser superior a el valor de enganche; obviamente los voltajes de VH y cátodo a ánodo también tendrán que ser a los nominales de los semiconductores para ser activados.

Curvas de corriente del SCR.

Esta gráfica resume lo anteriormente expuesto, vemos acá que dependiendo también del SCR, para ello leer el datasheet u hoja de datos del componente, se establecen los parámetros y la gráfica general para el comportamiento del SCR.

Figura 6: Curvas del SCR

Características relevantes del tiristor SCR

Se mencionan entonces las características más importantes del componente en su comportamiento electrónico.

• En su activación, la corriente solo va en una sola dirección, esto por ser un diodo.
• Se debe garantizar un voltaje y corriente de umbral para polarizar y conducir el SCR, este es el voltaje que se encuentra entre la compuerta y el cátodo.
• Al activarse el SCR, el gate (G) pierde control sobre este mismo, siguiendo activo diferente de su estado.
• La única forma de desactivar el SCR es interrumpiendo su corriente de circulación o llevándola a una menor a la corriente de sostenimiento IH.

Aplicaciones del tiristor SCR

El SCR, no es que sea tan usado en la electrónica de la misma manera que los transistores bipolares y los MOSFETS, pero también se utilizan gracias a su utilidad en grandes potencias y su funcionamiento como diodo, lo cual lo otorgan con la característica más importante, su resistencia ante voltaje inverso.

Sin embargo se tiene unos ejemplos de como usarlo en la electrónica.

Alarma contra ladrones.

Este ejemplo es uno de los más conocidos en el uso de este componente.

Figura 7: Circuito de alarma contra ladrones.

Rectificador de onda completa controlado

Este circuito es uno muy poco visto ya que es en la electrónica especial de potencia, se usa en procesos industriales de control de cargas grandes.

Figura 8: Rectificador trifásico controlado.

Pruebas de funcionamiento y experimentación

Información pendiente.