Retificador controlado de silício

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SCR -Retificador Controlado de Silício




Um dos componentes mais utilizados em projetos que envolvem o controle de mototes e de outras cargas de potência é o diodo controlado de silício ou SCR. Este semicondutor capaz de controlar correntes elevadas pode ser utilizado numa infinidade de projetos práticos de mecatrônica. Neste artigo vamos analisar o princípio de funcionamento do SCR e darinformações sobre sua utilização em projetos.

O SCR é um dispositivo semicondutor da família dos tiristores, ou seja, é um dispositivo de estado sólido usado no controle de potência ou controle de correntes elevadas. SCR é a abreviação de Silicon Controlled Rectifier ou Retificador Controlado de Silício. De uma forma mais simples, pela seu comportamento e símbolo que lembram um diodo,preferimos chamá-lo de Diodo Controlado de Silício.

A verdade é que o SCR se comporta exatamente como um diodo, conduzindo a corrente entre o anodo e o catodo (num sentido único), mas quando for disparado por meio de um sinal aplicado ao seu eletrodo de comporta.

As correntes que os SCRs podem conduzir entre o anodo e o catodo são muito intensas, mesmo para dispositivos de baixo custo, variando entrealguns ampères e dezenas de ampères.

Desta forma, ligados em série com dispositivos diversos eles podem funcionar como “chaves” eletrônicas, ligando ou desligando esses dispositivos ou ainda “dosando” a potência aplicada, como ocorre em dimmers e controles de velocidade.

Para entender melhor como o SCR funciona será interessante fazermos uma análise deste componente a partir de suaestrutura.

Como funciona o SCR

Os SCRs são dispositivos semi-condutores formados por 4 camadas de materiais P e N colocados numa estrutura alternada.

Vamos supor que o SCR seja ligado num circuito simples como o visto na figura , em que temos por carga uma lâmpada em série com seu anodo.

[pic]


Se, por um curto intervalo de tempo aplicarmos na base do transistor NPN (que corresponde aoelemento de disparo do SCR) uma tensão positiva suficiente para polarizar a junção e levar o dispositivo à condução, teremos uma série de fenômenos a serem considerados.

O transistor NPN, sendo levado à condução tem sua corrente de coletor polarizando o transistor PNP de modo que ele também conduza, conforme ilustra a figura.

[pic]
Com a condução do transistor PNP, passamos a ter uma novacorrente na base do transistor NPN que se soma à corrente provocada pelo disparo e tende a aumentar a condução do NPN e, conseqüentemente, do PNP.

Os dois transistores, num processo de realimentação, são então levados rapidamente à saturação e a corrente pode fluir de modo intenso entre o anodo e o catodo do SCR.

[pic]

Mesmo que o pulso que provocou o disparo desapareça, a correnterealimentada pelo transistor PNP para entrada de disparo mantém o sistema em plena condução, ou seja, o SCR disparado.

Para transistores comuns ligados na forma indicada, a corrente que flui entre o anodo e o catodo não pode ser muito grande, pois ela passa pela base do transistor NPN que suporta, em geral, correntes intensas.

No entanto, na estrutura final que se obtém para um SCR, essa corrente podeser muito maior e o dispositivo pode controlar correntes intensas. Isso significa que dois transistores ligados na forma que usamos para dar as explicações são equivalentes apenas em termos funcionais do SCR, mas não em termos práticos, pois não podem controlar correntes elevadas.

Na condução plena o SCR apresenta uma pequena queda de tensão entre o anodo e o catodo, da ordem de 2 V.
[pic]Essa queda de tensão é devida ao fato da corrente precisar passar praticamente por 3 junções ao atravessar o dispositivo, cada qual produzindo uma queda de tensão da
ordem de 0,7 V.

Ora, como a queda de tensão provoca a produção de calor, o dispositivo deve gerar calor numa quantidade que depende da intensidade da corrente. Para uma corrente de 3 ampères, por exemplo, levando em conta que a...
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