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SCR Retificador Controlado de Silício Prof. Romeu Corradi Júnior.

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1 SCR Retificador Controlado de Silício Prof. Romeu Corradi Júnior

2 Condução Direta Bloqueio Reverso Ruptura Zenner CARACTERISTICA ELÉTRICA JUNÇÃO PN

3 Tiristor é o nome genérico dado à família dos componentes compostos por quatro camadas semicondutoras (PNPN). TIRISTORES SCR É o principal dos tiristores, pelo grande número de aplicações. A sigla significa Retificador Controlado de Silício (Sillicon Controlled Rectificier). Ele é um diodo controlado por pulso, aplicado no gatilho ( gate ).

4 DIAC Pode ser entendido como dois diodos em antiparalelo. O seu disparo ocorre quando se atinge a tensão de ruptura em qualquer sentido, da ordem de 25 a 40 V. É usado em geral para disparar o SCR, em circuitos retificadores controlados, ou o TRIAC, em circuitos de controle de tensão CA por ângulo de disparo. Sua estrutura é PNP, e funciona como um transistor cuja base só é alimentada quando se atinge a tensão de ruptura, o que leva à saturação, caindo a tensão nos terminais para uns 0.2 V.

5 GTO Todos os tiristores só se desligam quando a corrente cai abaixo da corrente de manutenção, o que exige circuitos especiais de desligamento em certos casos. O GTO permite o desligamento pelo gatilho, por pulso negativo de alta corrente, daí o nome (Gate Turn Off, desligamento pelo gatilho). Estruturalmente, é similar ao SCR, mas a dopagem e a geometria da camada do gatilho permite minimizar o sobreaquecimento no desligamento (que destruiria um SCR). TRIAC É o equivalente ao SCR, para operação em CA. A sua estrutura é a mais complexa entre os tiristores, contendo diversas regiões PNPN que atuam como chaves ideais interligadas, o que permite que o disparo seja feito com tensão + ou -, e a polarização entre terminais principais 1 e 2 (análogos ao K e A do SCR) + ou -, o que é chamado operação em 4 quadrantes. A corrente de disparo é menor no quadrante 1 (gatilho e terminal principal 2 - MT2 - positivos em relação ao terminal principal 1- MT1) e maior no quadrante 4, (G + e MT2 -). É usado em controle de lâmpadas e motores universais, e chaveamento de cargas até uns 50A.

6 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO SCR O SCR funciona analogamente a um diodo, porém possue um terceiro terminal conhecido como Gatilho (Gate ou Porta). Este terminal é responsável pelo controle da condução (disparo).

7 Polarização Direta de um SCR J1 e J3 polarizados diretamente J2 polarizado reversamente: apresenta maior barreira de potencial Flui pequena corrente de fuga direta do ânodo para o cátodo, I F Bloqueio direto + -

8 Polarização Reversa de um SCR J2 diretamente polarizada J1 e J3 reversamente polarizadas: apresentam maiores barreiras de potencial Flui pequena corrente de fuga reversa do cátodo para o ânodo, I R Bloqueio reverso - +

9 P N P N + - P N P N - P N N N A K G A A K K G G Bloqueio Direto Condução Disparo Gate A maneira mais usual de se levar o SCR para o estado de condução é aplicando um pulso de tensão positivo entre Gate e Catodo DISPARO DO SCR A aplicação desse pulso provoca uma corrente entre Gate e Catodo fazendo com que os elétrons da região de Catodo, tipo N fortemente dopado, invadam a região de Gate, tipo P fracamente dopada, transformando em tipo N. O SCR transforma-se assim em um Diodo e a corrente circulando entre Anodo e Catodo se encarrega de manter a região de Gate em tipo N O retorno da região de Gate ao tipo P, bloqueando assim o SCR, ocorre quando a corrente entre Anodo e Catodo não é suficiente para manter essa região em tipo N.

10 Condução Direta Ruptura Direta Disparo Gate Bloqueio Reverso Ruptura Reversa Bloqueio Direto

11 A principal aplicação que os SCR têm é a conversão e o controle de grandes quantidades de potência em sistemas CC e CA, utilizando apenas uma pequena potência para o controle. Isso se deve à sua ação de chaveamento rápido, ao seu pequeno porte e aos altos valores nominais de corrente e tensão em que podem operar Em condições normais de operação, para um SCR conduzir, além de polarizado adequadamente (tensão positiva no Ânodo), deve receber um sinal de corrente no gatilho, geralmente um pulso de tensão positivo.

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