Dispositivos pnpn
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Dispositivos pnpn
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DISPOSITIVOS pnpn
Autor: Nicolas Diestra Sánchez
Rectificador Controlado de Silicio
Presentado por primera vez en 1956 por Bell Telephone Laboratories.
Las áreas de aplicación de SCR incluyen controles de relevador, circuitos de retardo de tiempo, fuentes de potencia reguladas, interruptores estáticos, controles de motor, recortadores, inversores, cicloconvertidores, cargadores de baterías, circuitos de protección, controles de calefactore.
En años recientes, los SCR han sido diseñados para potencias tan altas como 10 MW con valores nominales individuales hasta de 2000 A a 1800 V. Su intervalo de frecuencia de aplicación también se ha ampliado hasta 50 kHz, lo que ha permitido algunas aplicaciones como calefacción por inducción y limpieza ultrasónica.
Operación Básica de un
Rectificador Controlado de Silicio
El SCR es un rectificador construido de silicio con
una tercera terminal para propósitos de control.
Se eligió el silicio por sus altas capacidades de
temperatura y potencia.
La operación básica del SCR es diferente de la
del diodo semiconductor fundamental de dos
capas en que una tercera terminal, llamada
compuerta, determina cuando el rectificador
cambia del estado de circuito abierto al estado
de cortocircuito. No basta con simplemente
polarizar en directa la región del ánodo al
cátodo del dispositivo.
En la región de conducción, la resistencia dinámica
del SCR en general es de 0.01 æ a 0.1 æ. La
resistencia en inversa suele ser de 100 kæ o más.
(a) Símbolo del SCR;
(b) construcción básica
Operación Básica de un
Rectificador Controlado de Silicio
Para que se establezca la conducción
directa el ánodo debe ser positivo con
respecto al cátodo. Éste, sin embargo, no
es un criterio suficiente para encender el
dispositivo. También se debe aplicar un
pulso de magnitud suficiente a la
compuerta para establecer una
corriente de encendido en la
compuerta, representada
simbólicamente por IGT.
Observe que uno de los transistores
para la figura es un dispositivo npn,
mientras que el otro es un transistor pnp.
Operación Básica de un
Rectificador Controlado de Silicio
Durante el intervalo 0 →t1 el circuito de la figura aparecerá Vcompuerta
= 0 V (Vcompuerta= 0 V equivale a conectar la compuerta a tierra). Para
VBE2 = Vcompuerta = 0 V, la corriente de la base IB2 = 0 e IC2 será
aproximadamente ICO. La corriente de la base de Q1, IB1= IC2 = ICO es
demasiado pequeña para encender Q. Ambos transistores están por
consiguiente “apagados”, y el resultado es una alta impedancia entre el
colector y el emisor de cada Estado de “apagado” del SCR.
Operación Básica de un
Rectificador Controlado de Silicio
En el instante t →t1 aparecerá un
pulso de VG volts en la compuerta del
SCR. Se seleccionó el potencial VG
suficientemente grande para encender
a Q2 La corriente del colector de Q2
(VBE2 = VG) se elevará entonces a un
valor suficientemente grande para
encender a Q1 (IB1 = IC2). En cuanto
Q1 se enciende, se incrementará, y el
resultado será un incremento
correspondiente en El incremento de
corriente en la base para Q2
incrementará aún más la corriente El
resultado neto es un incremento
regenerador en la corriente del
colector de cada transistor.
Estado de “encendido” del SCR.
Operación Básica de un
Rectificador Controlado de Silicio
La siguiente pregunta es: ¿Cuán largo es el tiempo de apagado y cómo
se logra el apagado? Un SCR no se puede apagar simplemente con
eliminar la señal en la compuerta y sólo algunos especiales se pueden
apagar aplicando un pulso negativo a la compuerta, en el instante t→ t3.
Los dos métodos generales para apagar un SCR se categorizan como
interrupción de la corriente en el ánodo y conmutación forzada.
Interrupción de corriente
del ánodo.
Muchas gracias.
