Laboratorio de electrónica industrial

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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

SCR

Autor.

Miguel Rafael Machado Bastardo

Charallave, junio de 2023

Introducción

Objetivo de la Practica

Marco Teórico

SRC

Un SCR es un tipo de tiristor, un componente electrónico que puede cambiar su estado de conducción o bloqueo de acuerdo con una señal de control. Un SCR consta de tres capas alternas de dos materiales semiconductores de tipo P (positivo) y uno de tipo N (negativo). Estas capas están conectadas en serie para formar una estructura de diodo como se muestra en la figura 1.

Figura 1

Estructura del SCR[pic 3]

Nota. Adaptado de SCR (Rectificador Controlado por Silicio), de Erick, R, 2021, Transistores. (https://transistores.info/scr-rectificador-controlado-por-silicio/).

La función básica de SCR se basa en el principio de retroalimentación positiva. Cuando se aplica un voltaje a la terminal de control, también llamada puerta, el SCR cambia a un estado conductor, lo que permite que fluyan grandes cantidades de corriente. Cuando se activa un tiristor, permanece conduciendo hasta que la corriente que lo atraviesa cae por debajo de cierto valor llamado corriente de mantenimiento (, incluso si la señal de control se elimina de la puerta.[pic 4]

Esta característica de auto-mantenimiento del SCR lo hace útil en aplicaciones donde se requiere la conmutación de altas corrientes y voltajes, como en el control de motores eléctricos, la regulación de intensidad luminosa en lámparas, el control de potencia en sistemas de calentamiento y muchas otras aplicaciones de electrónica de potencia.

Las Características Estáticas de un SCR

Son las propiedades y comportamientos que se mantienen constantes cuando el dispositivo está en un estado estable y no hay cambios en los parámetros externos. Estas características (ver figura 2) son importantes para comprender el funcionamiento y las limitaciones del SCR. se pueden distinguir tres regiones de funcionamiento en el régimen estático. Estas regiones se conocen como:

1. Región de Bloqueo (OFF): en esta región, la tensión aplicada al SCR es menor que la tensión de bloqueo directo (), lo que significa que el dispositivo se encuentra en estado de bloqueo. En esta región, el SCR no conduce corriente significativa y actúa como un circuito abierto. La corriente de fuga inversa () es baja y se mantiene en un nivel aceptable.[pic 5][pic 6]
2. Región de Conducción (ON): cuando la tensión aplicada al SCR supera la tensión de bloqueo directo ()el dispositivo entra en estado de conducción. En esta región, el SCR permite que fluya una corriente significativa a través de él con una caída de voltaje directo () relativamente baja. El SCR se mantiene en este estado de conducción hasta que la corriente a través de él cae por debajo de la corriente de mantenimiento ().[pic 7][pic 8][pic 9]
3. Región de Bloqueo Inverso (Reverse Blocking): si se aplica una tensión inversa al SCR que supera la tensión de bloqueo inverso (), se encuentra en la región de bloqueo inverso. En esta región, el SCR actúa como un diodo de bloqueo inverso y no permite el flujo de corriente en ninguna dirección. Es importante evitar que la tensión inversa supere el valor de  para evitar la ruptura dieléctrica y posibles daños al dispositivo.[pic 10][pic 11]

Figura 2

Característica principal de los SCRs

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Existen características que son importantes para comprender el funcionamiento y las limitaciones del SCR las cuales se muestran en la figura 3. Aquí se presentan algunas de las características estáticas clave de un SCR:

1. Tensión de Bloqueo Directo : es la tensión máxima que se puede aplicar directamente en el SCR en sentido directo sin activarlo. Si se supera esta tensión, el SCR se encenderá y comenzará a conducir corriente.[pic 13]
2. Tensión de Bloqueo Inverso : es la tensión máxima que se puede aplicar en el sentido inverso al SCR sin dañarlo. Si se supera esta tensión, puede producirse una ruptura dieléctrica y dañar el dispositivo.[pic 14]
3. Corriente de Fuga Inversa : es la pequeña corriente que fluye a través del SCR cuando se aplica una tensión inversa en el sentido inverso. La corriente de fuga inversa es baja pero no nula, y se debe tener en cuenta en aplicaciones donde se requiere un alto nivel de aislamiento.[pic 15]
4. Corriente de Mantenimiento : es la corriente mínima que debe circular a través del SCR una vez que se ha activado para mantenerlo en estado de conducción. Si la corriente cae por debajo de este valor, el SCR se apaga y deja de conducir.[pic 16]
5. Corriente de Retención : es la corriente mínima que debe circular a través del SCR para mantenerlo activado incluso después de que se retire la señal de control en el terminal de GATE. Si la corriente cae por debajo de este valor, el SCR se desactiva y se bloquea.[pic 17]
6. Pérdida de Voltaje Directo : es la caída de tensión que ocurre a través del SCR cuando está en estado de conducción. Esta pérdida de voltaje provoca una disipación de energía y puede ser importante en aplicaciones de alta potencia.[pic 18]

Figura 3

Característica I-V de un SCR en función de la corriente de puerta.[pic 19]

Activación o Disparo de los SCR

Es importante destacar que los métodos de activación pueden variar según el diseño y las especificaciones del SCR utilizado. Cada método tiene sus propias ventajas, limitaciones y aplicaciones particulares. Se debe seleccionar el método de activación más adecuado para la aplicación y tener en cuenta las características y requisitos específicos del SCR utilizado.         Podemos considerar cinco maneras distintas de hacer que el SCR entre en conducción:

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