Retificador controlado de silicio

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Tiristor SCR (Retificador Controlado de Silício)


TIRISTOR
O nome tiristor engloba uma família de dispositivos semicondutores que operam em regime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa seqüência p-n-p-n, apresentando um funcionamento biestável. O tiristor de uso mais difundido é o SCR (Retificador Controlado de Silício), usualmente chamado simplesmente detiristor. Outros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estrutura: LASCR (SCR ativado por luz), TRIAC (tiristor triodo bidirecional), DIAC (tiristor diodo bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado por MOS).

ESTRUTURA E SIMBOLOGIA DO SCR

O SCR é formado por quatro camadas de silício, sendo duas camadas do tipo N e duas camadas do tipo P,montadas alternadamente dando origem a três junções. As duas regiões internas apresentam dopagem fraca, enquanto as duas regiões mais externas (laterais) apresentam dopagem mais forte, as duas regiões externas são chamadas de Ânodo ( positivo ) e Cátodo ( negativo , nestes polos são inseridos terminais que servem para conduzir a corrente de carga através do tiristor.
O acionamento dotiristor é realizado através de um terminal inserido em uma das regiões internas do componente, que apresenta dopagem fraca, este terminal é denominado gate, porta ou ainda Eletrodo de Controle.












FUNCIONAMENTO DO SCR
Para se entender o funcionamento do SCR, recorre-se ao seu circuito
equivalente com polarização direta, através da figura podemos observar que quando aplicado umpotencial positivo ao ânodo e negativo ao cátodo os diodos D1e D3 são polarizados diretamente enquanto D2 está polarizado em sentido reverso, para tensões VF positivas, a corrente é igual ao fluxo de portadores minoritários de D2 até atingirmos a sua tensão de ruptura ( VRRM impedância baixa), neste momento haverá condução plena e a tensão ânodo - cátodo cairá,para tensões VF negativas, o SCR écomandado pela característica dos diodos D1 e D3 polarizados reversamente.




Não se obtém a condução do SCR fazendo-se a tensão VF igual a tensão de ruptura de D2, pois isto pode danificar o componente, normalmente dependendo da corrente que se fizer circular do gate para o cátodo, o SCR passa a conduzir para diferentes valores da tensão VF, a aplicação de um potencial positivo entregate e cátodo polariza esta junção no sentido de condução.
Os elétrons do cristal tipo N do cátodo difundem-se através desta junção, sendo o cristal tipo P do gate muito estreito, eles são atraídos pelo potencial da junção seguinte, que repele as lacunas mas é favorável aos elétrons, com isto tem a condução de ânodo para cátodo com elétrons vindo do cátodo (K) e indo para o ânodo (A) e,através do efeito avalanche isto permanece, até que a tensão de ânodo se reduza.
Este fluxo de elétrons, associado à tensão entre ânodo e cátodo pode ter energia para realizar a quebra de ligações covalentes, por reação em cadeia, Isto justifica o fato para valores altos de VAK , o fluxo de elétrons que circula no gate pode ser pequeno, alternadamente pode-se explicar o comportamentointerno do SCR pelo modelo idealizado equivalente com dois transistores, um NPN e outro PNP.
Este fluxo de elétrons, associado à tensão entre ânodo e cátodo pode ter energia para realizar a quebra de ligações covalentes, por reação em cadeia, isto justifica o fato para valores altos de VAK , o fluxo de elétrons que circula no gate pode ser pequeno, alternadamente pode-se explicar o comportamentointerno do SCR pelo modelo idealizado equivalente com dois transistores, um NPN e outro PNP.


FIG. 06 - Detalhe da transformação da estrutura de um SCR para analogia
com dois Transistores.


Ao aplicarmos ao ânodo um potencial positivo em relação ao cátodo teremos as junções J1 e J3 diretamente polarizadas e J2 inversamente polarizada com isto ambos os transistores estão na...
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