Retificador

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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

Retificador controlado de silício ( SCR ou Tiristor)
5.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 de tiristor.
Outros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estrutura: LASCR (SCR ativado
por luz), também chamado de LTT (Light Triggered Thyristor), TRIAC (tiristor triodo bidirecional),
DIAC (tiristor diodo bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado
por MOS).
5.1 Princípio de funcionamento
O tiristor possui umaestrutura com quatro camadas e três terminais. O ânodo (A) e o cátodo (K)
são os terminais de potência da chave e o gate (G), o terminal de controle

Fig. 5.1
Pode apresentar-se em um de três estados de operação:
(a). estado corte – polarização reversa
(b). estado corte – polarização direta
(c). estado condução - polarização direta

Fig. 5.2

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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
5.1.1Comportamentodo b de Transistor Bipolar de Potência com corrente de coletor e
temperatura
O ganho de corrente dos TBP varia com diversos parâmetros (Vce, Ic, temperatura), sendo
necessário, no projeto, definir adequadamente o ponto de operação .A figura 5.3 mostra um
comportamento típico do ganho.
Em baixas correntes, a recombinação dos portadores em trânsito leva a uma redução no ganho,
enquanto paraaltas correntes tem-se o fenômeno da quasesaturação também reduzindo o ganho.
Para uma tensão Vce elevada, a largura da região de transição da junção coletor base que penetra na
camada de base é maior, de modo a reduzir a espessura efetiva da base, o que leva a um aumento do
ganho.

Fig. 5.3 - Comportamento típico do ganho de corrente em função da tensão Vce, da temperatura e da
corrente decoletor.
5.1.2 Disparo do SCR – Analogia com dois transistores
O disparo do SCR pode ser entendido utilizando um modelo simplificado com dois transistores. A
fig. 5.4 mostra uma visualização do SCR como dois transistores, um PNP e um NPN ,interligados.

Fig. 5.4
Se entre ânodo e cátodo tivermos uma tensão positiva , as junções J1 e J3 estarão diretamente
polarizadas, enquanto a junção J2estará reversamente polarizada. Não haverá condução de corrente
até que a tensão Vak se eleve a um valor que provoque a ruptura da barreira de potencial em J2.
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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
O aumento de Vak é acompanhado do aumento da corrente de fuga na junção J2. Para pequenas
correntes de fuga o b dos transistores do modelo é menor que um. Com o aumento da corrente de
fuga teremos um aumentode b. Quando o valor de b ultrapassa 1 teremos o início de um processo
de realimentação positiva (disparo) que corresponde a um
aumento da corrente anódica . A tensão anódica acima da qual dá-se o disparo é chamada „tensão de
ruptura direta”.
Após o disparo a corrente é limitada por uma resistência externa . Se injetarmos uma pequena
corrente no gate verificamos que o disparo será obtido paraum valor de tensão anódica menor (a
injeção de corrente faz b >1 para um menor valor de Vak ).

Fig. 5.5 Efeito da corrente de porta

5.2 Maneiras de disparar um tiristor
Podemos considerar cinco maneiras distintas de fazer com que um tiristor entre em condução:
5.2.1) Tensão
Quando polarizado diretamente, no estado desligado, a tensão de polarização é aplicada sobre a
junção J2. Mesmona ausência de corrente de gate, por efeito térmico, sempre existirão cargas livre
que penetram na região de transição (no caso, elétrons), as quais são
aceleradas pelo campo elétrico presente em J2. Para valores elevados de tensão (e,
consequentemente, de campo elétrico), é possível iniciar um processo de avalanche.
Tal fenômeno, do ponto de vista do comportamento do fluxo de cargas pela...
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