dispocitivoas de electronica de potencia

EL SCR

El  SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio,es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn . Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

ESTRUCTURA DE EL SCR

CURVA CARACTERÍSTICA 

CARACTERÍSTICAS GENERALES 

            • Interruptor casi ideal.

            • Soporta tensiones altas.

            • Amplificador eficaz.

            • Es capaz de controlar grandes potencias.

            • Fácil controlabilidad.

            • Relativa rapidez.

            • Características en función de situaciones pasadas (memoria).

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS 

Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:

- Tensión inversa de pico de trabajo .............................................: V_RWM

- Tensión directa de pico repetitiva ...............................................: V_DRM

- Tensión directa ...........................................................................: V_T

- Corriente directa media ...............................................................: I_TAV

- Corriente directa eficaz ................................................................: I_TRMS

- Corriente directa de fugas ............................................................: I_DRM

- Corriente inversa de fugas ............................................................: I_RRM

- Corriente de mantenimiento ..........................................................: I_H

                Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:
- Temperatura de la unión ................................................................: T_j
- Temperatura de almacenamiento ...................................................: T_stg
- Resistencia térmica contenedor-disipador ......................................: R_c-d
- Resistencia térmica unión-contenedor ............................................: R_j-c
- Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: R_j-a

- Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: Z_j-c

CARACTERÍSTICAS DE CONTROL

           Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes  características:
 

-Tensión directa máx. ....................................................................: V_GFM

- Tensión inversa máx. ...................................................................: V_GRM

- Corriente máxima..........................................................................: I_GM

- Potencia máxima ..........................................................................: P_GM

- Potencia media .............................................................................: P_GAV

- Tensión puerta-cátodo para el encendido......................................: V_GT

- Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.............: V_GNT

- Corriente de puerta para el encendido ...........................................: I_GT

- Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento............: I_GNT

            

            Entre los anteriores destacan:

-    V_GT e I_GT , que determinan las condiciones de encendido del dispositivo semiconductor.

-    V_GNT e I_GNT, que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de dispararse de modo indeseado.

ÁREA DE DISPARO SEGURO 

               

En esta área (Figura 3) se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones y  corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona formada por las  curvas:

•    Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puerta-cátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula de ánodo.

•    Curva C: tensión directa de pico admisible V_GF.

•    Curva D: hipérbola de la potencia media máxima P_GAV que no debemos sobrepasar.

 El diodo puerta (G) - cátodo (K) difiere de un diodo de rectificación en los siguientes puntos:

• Una caída de tensión en sentido directo más elevada.
• Mayor dispersión para un mismo tipo de tiristor.
  
  
  CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS 
  
  
  • Tensiones transitorias:
  - Valores de la tensión superpuestos a la señal de la fuente de alimentación.
  - Son breves y de gran amplitud.
  - La tensión inversa de pico no repetitiva (V_RSM) debe estar dentro de esos valores.
  • Impulsos de corriente:
  - Para cada tiristor se publican curvas que dan la cantidad de ciclos durante los cuales puede tolerarse una corriente de pico dada 
  - A mayor valor del impuso de corriente, menor es la cantidad de ciclos.
  - El tiempo máximo de cada impulso está limitado por la temperatura media de la unión.
  
  
  
  • Ángulos de conducción:

  - La corriente y tensión media de un SCR dependen del ángulo de conducción.

  - A mayor ángulo de conducción, se obtiene a la salida mayor potencia.

  - Un mayor ángulo de bloqueo o disparo se corresponde con un menor ángulo de conducción 

   ángulo de conducción  =  180º  -   ángulo de disparo

  
  

  - Conociendo la variación de la potencia disipada en función de los diferentes ángulos de  conducción podremos calcular las protecciones necesarias.