LABORATORIO DE ELECTRNICA

ELECTRNICA DE POTENCIA

PRCTICA # 4

El Tiristor SCR

INVESTIGACIN PRELIMINAR

1. El tiristor (SCR, Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un

dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones PN con la disposicin PNPN. Est formado por tres terminales, llamados Anodo, Ctodo y Puerta. El instante de conmutacin, puede ser controlado con toda precisin actuando sobre el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. Modelo de dos transistores:

Si ahora operamos en el circuito de forma que la suma ((a 1+ a 2) sea menor que 1, el dispositivo estar en estado OFF, mantenindose la IA muy pequea. Si aumentamos IG, la corriente de nodo tiende a incrementarse y por tanto, tiende a aumentar a 1 y a 2 producindose un efecto de realimentacin positiva. De aqu podemos deducir los dos tipos de disparo del SCR: 1.- Por tensin suficientemente elevada aplicada entre A K, lo que provocara que ste entrara en conduccin por efecto de "avalancha"; 2.- Por intensidad positiva de polarizacin en la puerta. Tanto para el estado de bloqueo directo, como para el estado de polarizacin inversa, existen unas pequeas corrientes de fugas.

2. Caractersticas: a. Interruptor casi ideal. b. Amplificador eficaz (peq. seal de puerta produce gran seal A K). c. Fcil controlabilidad. d. Caractersticas en funcin de situaciones pasadas (Memoria). e. Soporta altas tensiones. f. Capacidad para controlar grandes potencias. g. Relativa rapidez.

3. Los distintos mtodos de disparo de los tiristores son: a. Por puerta. b. Por mdulo de tensin. (V) c. Por gradiente de tensin (dV/dt) d. Disparo por radiacin. e. Disparo por temperatura.

El modo usado normalmente es el disparo por puerta. Los disparos por mdulo y gradiente de tensin son modos no deseados, por lo que los evitaremos en la medida de lo posible.

a) Disparo por puerta Es el proceso utilizado normalmente para disparar un tiristor. Consiste en la aplicacin en la puerta de un impulso positivo de intensidad, entre los terminales de puerta y ctodo a la vez que mantenemos una tensin positiva entre nodo y ctodo. Una vez disparado el dispositivo, perdemos el control del mismo por puerta. En estas condiciones, si queremos bloquearlo, debemos hacer que VAK < VH y que IA < IH

b) Disparo por mdulo de tensin Este mtodo podemos desarrollarlo basndonos en la estructura de un transistor: si aumentamos la tensin colector - emisor, alcanzamos un punto en el que la energa de los portadores asociados a la corriente de fugas es suficiente para producir nuevos portadores en la unin de colector, que hacen que se produzca el fenmeno de avalancha. N Esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionada; sin embargo ocurre de forma fortuita provocada por sobretensiones anormales en los equipos electrnicos.

c) Disparo por gradiente de tensin Si a un tiristor se le aplica un escaln de tensin positiva entre nodo y ctodo con tiempo de subida muy corto, los portadores sufren un desplazamiento para hacer frente a la tensin exterior aplicada. La unin de control queda vaca de portadores mayoritarios; aparece una diferencia de potencial elevada, que se opone a la tensin

exterior creando un campo elctrico que acelera fuertemente a los portadores minoritarios produciendo una corriente de fugas.

d) Disparo por radiacin La accin de la radiacin electromagntica de una determinada longitud de onda provoca la elevacin de la corriente de fugas de la pastilla por encima del valor crtico, obligando al disparo del elemento. Los tiristores fotosensibles (llamados LASCR o Light Activated SCR) son de pequea potencia y se utilizan como elementos de control todo - nada.

e) Disparo por temperatura El disparo por temperatura est asociado al aumento de pares electrn - hueco generados en las uniones del semiconductor. As, la suma (a 1+a 2) tiende rpidamente a la unidad al aumentar la temperatura. La tensin de ruptura permanece constante hasta un cierto valor de la temperatura y disminuye al aumentar sta.

4. SCR C106D VDRM VRRM= 400 Volts VTM= 2.2 Volts VGT= 0.8 1 s ITAV= 2.55 Amps ITRMS= 4 Amps IDRM= 10 A IGT= 200 A IGFM= 0.2 Amp IH= 3 mA PGAV= 0.1 Watt Tstg= -40 to +150 oC tgt= 1.2 s tq= 40 s

5. Circuito integrado 4N39

IF= 60 mA IFT= 30 mA VR= 6 Volts VDM= 200 Volts ITRMS= 50 mA VTM= 1.3 Volts IDM= 50 A IH= 1.0 mA tON= 50 A PD= 400 mW

6. Circuito integrado MOC3021 IF= 60 mA IFT= 15 mA VR= 3 Volts VDRM= 400 volts ITSM= 1 Amp VF= 1.5 volts PD= 300 mW VISO= 7500 Vac(pk)

ESPECIFICACIN INTERNA 4N39

ESPECIFICACIN INTERNA 4N39

Experimento de Laboratorio

No. 1.2 No. 1

No. 1.2

No. 2

No. 3

No. 4