PRCTICA # 3

RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO SCR

OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO

1. Probar un rectificador controlado de silicio (SCR) utilizando un hmetro.1. Mostrar la operacin de un SCR y medir las corrientes de enganche y retencin.1. Realizar la prueba operacional de un SCR en su circuito.1. Mostrar el efecto de la corriente de compuerta negativa en un SCR.1. Mostrar el efecto de una capacitancia excesiva en el circuito de compuerta de un SCR.

Conceptos bsicos

1. Las tres terminales de un rectificador controlado de silicio (SCR) son: nodo (A), ctodo (K) y compuerta (G).1. El SCR es un interruptor semiconductor que cuando se enciende permite que fluya corriente a travs de l en una sola direccin mediante la aplicacin de voltaje polarizado de nodo a ctodo.1. El SCR tiene tres uniones o junturas: PN, NP y PN.1. Se requiere un valor mnimo de corriente de nodo, que se conoce como corriente de retencin, para mantener al SCR en conduccin.1. Comnmente un SCR se dispara por medio de un voltaje positivo aplicado a la compuerta, y se apaga reduciendo el voltaje de nodo a ctodo por debajo del valor requerido para mantener la corriente de retencin.1. La corriente de compuerta negativa puede provocar que se apague un SCR.1. Demasiada capacitancia en el circuito de compuerta tiende a mantener encendido al SCR.MATERIALES Y EQUIPO

01 Fuente de poder0-6Vcd, 500mA01 Fuente de poder0-6Vcd, 10mA01 Multmetro digital con terminales de prueba01 Osciloscopio con 02 sondas compensadas01 Tablilla de experimentos (Protoboard)01 Transformador de 120/12 Vca con derivacin central.

Q1 Rectificador controlado de silicio SCR: C106B1 o equivalenteRl 4.7K, 1WR2 1K, 1WR3 Potencimetro de 10 K, 1/2W.R4 47 , 1WR51M , 1WS1,S2 SPST, interruptor simple polo, simple tiro.S3 PBNO, botn pulsador normalmente abiertoC1- 50 F electrolticoC2- 0.1 F cermicoC3- 0.047 F cermicoC4- 0.001 F cermicoDS1- lmpara miniatura

PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO

Objetivo A. Probar un rectificador controlado de silicio SCR utilizando un hmetro.

a) Estudie el SCR e identifique las terminales de nodo (A), ctodo (K) y compuerta (G). b) Ajuste el Multmetro a la funcin de hmetro en el rango de R X 100.c) Conecte la punta comn (-) al ctodo del SCR y la punta de Ohms (+) a la compuerta.

Con estas conexiones, la unin PN de compuerta a ctodo del SCR est polarizada directamente.

Anote el valor de la resistencia entre compuerta y ctodo.RGK = 0.450 M

d) Invierta las puntas del hmetro, conectando la punta comn a la compuerta y la punta de Ohms al ctodo. Anote la resistencia inversa.

R KG = 0 Me) Mantenga conectada la punta comn en la compuerta y pase la punta de Ohms a nodo.Registre la resistencia.

RAG = 180 M

f) Invierta las puntas de hmetro y mida la resistencia inversa de nodo a compuerta.

RAG = 139 M

g) Con la punta comn conectada al nodo, pase la punta de Ohms al ctodo. Anote la resistencia.

RKA = 0

h) Invierta las puntas del hmetro, conectando la punta comn al ctodo y la punta de Ohms al nodo.

RAK = 145 M

1. Con las puntas del hmetro conectadas al SCR como en (h), conecte la resistencia R5 de 1M entre las terminales de nodo y compuerta. R= 1.20 M

Explique la reaccin: LA RESISTENCIA BAJO ASTA UN VALOR MINIMO DE ACUERDO CON LA MEDICION DE H.

j) Desconecte las puntas del hmetro y R5.

Objetivo B. Mostrar la operacin de un SCR y medir la corriente de enganche IL y la corriente de retencin IH.

2. a) Conecte el circuito de la Fig. 1-3. El Multmetro se utiliza como Voltmetro y como Miliampermetro. Inicialmente use los rangos de 15 Vcd y 150 mA de cd.

b) Abra S1 y ajuste R3 para resistencia mnima de circuito de nodo.c) Ajuste la fuente de voltaje de VAK a 6Vcd.d) Cierre S1 y mida el voltaje de Ql de nodo.

VA = 6 Vcd

e) El SCR est encendido o apagado?

El SCR est: APAGADO.

f) Momentneamente oprima y libere S2 mientras observa el voltmetro. Describa lo que sucede. LLEGA A ESTADO DE SATURACION

g) El voltmetro indica nuevamente lo que marc en el paso (d) despus de que se liber S2?. NO

Explquelo: AL SCR SE QUEDO ENCENDIDO DEBIDO A QUE SE LE HIZO LLEGAR UN VOLTAJE ALA COMPUERTA.

h) Abra S1 momentneamente y luego cirrelo de nuevo. El voltmetro indica 6 Vcd? SI

Explquelo: PORQUE SE DESENERGIZA EL CIRCUITO LO QUE HACE QUE SE DESENERGIZE LA COMPUERTA.

1. Abra S1 y ajuste R3 para resistencia mxima de circuito de nodo.1. Cierre S1 y mida el voltaje de Ql de nodo. El voltmetro indica 6 Vcd? Explique su respuesta:

NO, POR LA RESISTENCIA VARIABLE DEL POTENCIOMETRO.

1. Oprima y sostenga momentneamente S2 para encender el SCR.LECTURA DE O.6729 VCD1. Verifique que el Multmetro se encuentra en la funcin de miliampermetro en el rango de l50 mA. Tal y como se muestra en el circuito anterior.I = 0.OO2 AMP.k) Disminuya lentamente la resistencia R3. La corriente IA de nodo debe muy lentamente empezar a incrementarse. Ajuste el rango del miliampermetro segn se requiera para obtener la lectura ms exacta, con un segundo voltmetro mida el voltaje Vak. Describa lo que sucede: CONFORME VAMOS DISMINUYENDO LA RESISTENCIA VARIABLE LA CORRIENTE AUMENTA.

1. De ser necesario, repita la medicin y anote el valor de la corriente de nodo justo antes de que se incremente bruscamente mida tambin el voltaje Vak. Explique su observacin:

IA = 2mA. A 109 MA

Qu valor de corriente representa esto?

De 0.002 Amp. A 0.109 Amp.

1. Libere el pulsador S2. Que sucede con la corriente de nodo y el voltaje Vak, ? Detalle su respuesta.

Con la resistencia variable al minimo el scr se queda encendido.

Con la resistencia variable al mximo se enciende solamente si se oprime s2.

j) Grafique la curva V-I del SCR con las mediciones realizadas.k) Aumente lentamente la resistencia R3. La corriente IA de nodo debe de comenzar a disminuir. Baje el rango del miliampermetro segn se requiera para obtener la lectura ms exacta. Describa lo que sucede: conforme aumenta la resistencia variable la corriente empieza a bajar asta 0.

l) De ser necesario, repita la medicin y anote el valor de la corriente justo antes de que caiga a cero.

IH = 2 mA.m) Registre el valor obtenido en la grfica V-I del SCR. Qu valor de corriente representa esto? 0.002 Amp

n) Compare los valores medidos de IH e IL. Cual de ellas es mayor y en que porcentaje?. Explique su respuesta.Ih= 0.002 Amp IL= 0.109 Amp.

Objetivo C. Realice una prueba operacional en un SCR de su circuito.

3. a) Ajuste R3 para resistencia mnima del circuito del nodo. De ser necesario, oprima S2 para encender el SCR. Mida la cada de voltaje de nodo a tierra con el SCR en conduccin.

VA (medido) = 0.90 VCD

b) Ponga en corto momentneamente el nodo y el ctodo utilizando un alambre aislado de puente. Se apaga el SCR?:

se polariza inversamente

c) Ponga momentneamente en corto el nodo con la compuerta utilizando la punta de puente aislada. Se enciende el SCR?:

d) Reduzca el voltaje de la fuente a cero volts.

CARACTERISTICAS DE COMPUERTA SCR

Objetivo D. Mostrar el efecto de la corriente de compuerta negativa en un SCR.

1. a) Examine el circuito de la Fig. 2-1. El interruptor S1 se utiliza para aplicar voltaje de nodo a ctodo VAK.. El miliampermetro mide la corriente combinada de nodo y compuerta. El interruptor S2 se utiliza en combinacin con el divisor de voltajes Rl, R2 para aplicar un disparo de compuerta a Q2, R2 sirve adems, para pasar la fuga de corriente de compuerta alrededor de la unin PN de compuerta a ctodo, lo que disminuye la sensibilidad de la compuerta al disparo pero reduce la posibilidad de autodisparo o disparo falso del SCR debido a la fuga de corriente fuga.

La resistencia R3 es la carga. El interruptor S3 conecta el voltaje negativo de fuente de poder a la compuerta. Conecte el circuito como se muestra. Asegrese de que S1 y S3 estn abiertos.

b) Ajuste la fuente de poder de VAK a 6 Vcd. Asegrese de que el voltaje negativo de fuente de poder aplicado a la compuerta sea cero. c) Cierre el interruptor S1. d) Oprima S2 momentneamente. Anote la indicacin del miliampermetro.

IA = mAcd. Al oprimir S2, se dispara el SCR y deben de fluir cinco miliampers de corriente de nodo aproximadamente.

e) Ajuste el Multmetro en el rango de 5Vcd y conctelo a travs de las salidas de la fuente negativa de poder. f) Cierre el interruptor S3.

g) Aumente muy lentamente el voltaje negativo aplicado a la compuerta hasta que baje a cero el miliampermetro que indica la corriente de nodo; en este punto mantenga el voltaje. Esto debe de ocurrir en -2.5Vcd aproximadamente. No exceda de -6Vcd ya que esta es la clasificacin del voltaje de ruptura inversa de compuerta a ctodo del SCR. h) Est encendido o apagado el SCR? ....

i) Describa lo que hizo que se apagara el SCR.

j) Abra S1 y S2 y reduzca ambas fuentes de poder a cero.

Objetivo E. Mostrar el efecto de una capacitancia excesiva en el circuito de compuerta de un SCR.

2. a) Examine el circuito de la Fig. 2-2. Al oprimir S2 dispara el SCR. Sin C1 en el circuito, el SCR se enciende cuando se dispara y permanece encendido durante la alternancia positiva del voltaje de 6.3Vca de nodo a ctodo. Durante este tiempo se enciende DSI. Cuando se libera Si el SCR se polariza inversamente en la alternacin negativa y se apaga. Conecte el circuito como se nuestra pero no conecte C1

b) Ajuste VAK a 6.3Vca. Ajuste la fuente de poder de cd a 6Vcd.c) Oprima y retenga S2. Enciende DS1?, explique su respuesta

d) Libere S2. Se apaga DS1?, que esta sucediendo?

e) Conecte el capacitor C1 de 50 F como se muestra en la Fig. 2-2.f) Ahora oprima y libere S2. DS1 se enciende y queda prendido?: ____Explique lo que hace que DS1 se mantenga encendida despus de liberar a S2.

g) Puede llegar a la conclusin de que demasiada capacitancia en el circuito de compuerta produce operacin impropia?

h) Reduzca todas las fuentes de voltaje a cero.ANEXOSCuestionario

1. Qu caractersticas de conduccin tiene un SCR?a. Bidireccionales.b. Omnidireccionales. c. Unidireccionald. Ninguna de las anteriores.

2. Cuntas capas de material semiconductor tiene un SCR?a. Una.b. Dos.c. Tres.d. Cuatro.

3. Cuntas uniones PN tiene un SCR?a. Una.b. Dos.c. Tres.d. Cuatro.

4. La cada de voltaje a travs de un SCR en conduccin es:a. Muy alta.b. 6Vcd.c. Cero.d. 0.7Vcd (aproximadamente).

5. A la corriente mnima que se requiere para impedir que un SCR salga de conduccin se le conoce como:a. Corriente de nodo. b. Corriente de retencin.c. Corriente de entrada.d. Corriente mnima.

6. Uno de los siguientes enunciados es verdadero.a. El voltaje de compuerta debe de encender y apagar al SCR.b. El voltaje de nodo debe de encender al SCR y el voltaje de compuerta debe de apagarlo.c. El voltaje de compuerta debe de disparar a un SCR y quitando el voltaje de nodo se debe apagar.d. El voltaje de nodo debe de disparar el encendido del SCR y debe de apagarse quitando el voltaje de compuerta.

7. El efecto de la inductancia de compuerta es forzar a la compuerta que sea:1. Positiva1. Negativa1. Positiva y negativa1. Ni positiva ni negativa

1. Cmo afecta a la capacitancia de la compuerta de la cada de voltaje a travs de la unin PN de compuerta-ctodo?1. Carga la capacitancia de la compuerta al mismo valor del voltaje1. Ninguno1. Produce un efecto negativo de compuerta1. Hace que el capacitor oscile

1. Para disparar un SCR, la seal de disparo debe de tener:1. Amplitud apropiada1. Anchura apropiada1. Amplitud y anchura apropiada1. Forma apropiada

1. Cul es la manera correcta de apagar un SCR?1. Reducir la corriente de nodo por debajo de la corriente de retencin1. Forzar la compuerta a negativo1. Abrir el circuito de ctodo1. Aplicar un pulso positivo al ctodo

1. La excesiva corriente negativa de compuerta:1. No afecta el funcionamiento del SCR1. Dispara el encendido del SCR1. Puede destruir un SCR1. Ninguno de los anteriores

1. La capacitancia excesiva en el circuito de compuerta:1. Produce un voltaje negativo de compuerta1. Hace que el SCR oscile1. Tiende a mantener la compuerta por arriba del nivel de disparo1. Provoca el apagado prematuro del SCR

SIMULACIN

Realice la simulacin de la prctica en el software que Ud. Prefiera (Proteus, WorkBench, Pspice, Psim, Etc.) con el propsito de comparar los resultados de la simulacin con los valores prcticos obtenidos en el laboratorio en cada uno de los incisos de la misma.

BIBLIOGRAFA

1.Timothy J. Maloney, Electrnica industrial del estado slido, Ed. Prentice Hall

2. M.Rashid Thomson, Electrnica de potencia

3. Mohan, Electrnica de potencia

4. Tocci, Circuitos de dispositivos electrnicos, Ed. Interamericana

5. Henry Lilen, Tiristores y Triacs, Ed. Marcombo

6. Manual del SCR (6 Edicin), General Electric

7. Manual de Tiristores, Motorola