El tiristor es un dispositivo semiconductor de potencia que se utiliza como interruptor para direccionar o interrumpir la corriente eléctrica. El tiristor SCR es uno de los tipos que conforman su clasificación y del cual nos esteremos ocupando en este post.
A estos instrumentos electrónicos también se les conoce como potencia, porque son compatibles para manejar grandes cantidades de corriente y voltaje.
Antes de mencionar el concepto del aparato de interés, veamos qué significan sus siglas. El término SCR significa ¨Rectificador controlado por silicio¨, que es uno de los componentes de los tiristores. Ahora que ya sabemos la conceptualización de las siglas, definiremos su significado.
¿Qué es un tiristor SCR?
Un tiristor SCR es un dispositivo compuesto por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.
Contiene tres conexiones llamados ánodo, cátodo y gate (puerta). Este último es el encargado de inspeccionar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, consintiendo circular la corriente en un solo sentido.
Al no aplicarse ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el momento en que se utiliza la tensión, el tiristor comienza a conducir.
Principio de funcionamiento de un tiristor SCR
Como mencionamos más arriba el SCR es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. Su principio de funcionamiento es como un diodo rectificador controlado, que permite circular la corriente en un solo sentido.
Cuando funciona con corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semi ciclo y con corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
Tipos de tiristor SCR
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio: Es un equipo electrónico de estado sólido que no tiene partes móviles. Con tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y un electrodo de control denominado puerta (G, gate), así como los diodos semiconductores de silicio, los SCR se construyen uniendo materiales semiconductores tipo-p, y semiconductores tipo-n en uniones pn con la disposición pnpn.
La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta: El rectificador controlado de silicio es un dispositivo unidireccional que deja circular la corriente eléctrica en un solo sentido: desde A hacia K como un diodo rectificador semiconductor.
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio: Se caracterizan por tener la habilidad de reaccionar como rápidos interruptores para conmutar corrientes de gran intensidad. Estos componentes se utilizan en circuitos como por ejemplo, controles de velocidad de motores o de intensidad de iluminación de ampolletas (dimmers), para accionar sistemas de protección, o en convertidores de voltaje para viajes, cargador de baterías, magnetizadores de imanes, relays de estado sólido (SSR), controles de temperatura de hornos, entre otras aplicaciones.
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio estructura interna: Este tipo de SCR es similar a un diodo rectificador. No obstante, si el ánodo es positivo con respecto al cátodo no circulará la corriente hasta que una energía positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de allí el nombre rectificador controlado.
Está integrado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP, las cuales pueden ser apreciadas como dos transistores interconectados y de doble juntura, uno PNP y el otro NPN.
Por lo general estos elementos se comportan como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una poca corriente se cierra el interruptor S y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa. Es importante tener en cuenta que si no existe corriente en la compuerta, el tiristor no conduce.
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio polarización: Está compuesto por dos estados. El primero es un estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja. El segundo estado es de corte. En este caso la resistencia es muy elevada. El funcionamiento del SCR se puede entender como un circuito simple formado por dos transistores bipolares
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio para la corriente de mantenimiento: Para conservar un tiristor en estado conductor es preciso que exista una corriente pequeña que mantenga la conducción del SCR; en caso contrario, pasará al estado “bloqueado”, Esta corriente, IH, es la energía de mantenimiento. Para una correcta utilización, es necesario seleccionar un tiristor cuya corriente de mantenimiento sea inferior al valor mínimo de la corriente alcanzada en el circuito, ya corregida con las posibles variaciones debidas a la temperatura.
Tiristores SCR rectificador controlado de silicio la corriente de enganche: La corriente de enganche de un tiristor IL que es el valor mínimo de la corriente principal, la cual es la que le permite a este serniconductor permanecer en estado conductor después de la desaparición de la corriente de control. Varía en función de un cierto número de factores, destacando los siguientes: La sensibilidad del semiconductor y el sentido de conducción y la temperatura de unión.
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