SCR ou RCS (retificador controlado por silício)

1. Aspectos Gerais

Tiristores são dispositivos de estado sólido que fazem parte da família dos semicondutores, usam realimentação interna para produzir operações de chaveamento, São dispositivos biestáveis que podem ser chaveados do corte para a condução e vice versa. Para iniciar seu estudo é conveniente o conhecimento dos seguintes termos relacionados com a corrente alternada senoidal, mostrados na figura 01, quais sejam:

a) Wt: velocidade angular do gerador de corrente alternada;

b) W1: ângulo de disparo do tiristor "SCR" (ângulo a partir do qual o dispositivo começa a conduzir);

b) W2: ângulo de condução (ângulo durante o qual o dispositivo está em funcionamento);

c) W3: ângulo de corte (ângulo a partir do qual o tiristor deixa de conduzir).

Figura 01 - Tiristor e formas de ondas na entrada, na carga e pulso de disparo.

2. SCR ou RCS.(Retificador Controlado de Silício)

Tiristor que atua com um único sentido de condução da corrente elétrica (unidirecional). Caracteriza-se pela comutação entre dois estados o estado de condução ou o estado de corte ou bloqueio. A corrente aplicada nos seus terminais pode se proveniente de uma fonte CC ou CA. A sua estrutura básica parte de quatro camadas semicondutoras, sendo duas de material semicondutor tipo "P" e duas de semicondutor tipo "N", conforme mostra a estrutura abaixo.

Figura 02 - Símbolo, estrutura e circuito equivalente do SCR.

2.1- Funcionamento - Os SCR não são construídos para operar com tensão de avalanche direta, são projetados para fechar por meio de disparo e abrir por meio de baixa corrente. Em outras palavras, Um SCR permanece aberto até que um disparo acione sua porta (gate). Então o SCR trava e permanece fechado (conduzindo) mesmo que o disparo desapareça. A única forma de abrir um SCR. é por meio de um destravamento por baixa corrente. Na prática é feito desligando-se a alimentação entre o anodo ou fazendo-se com que esta tensão resulte a um valor menor que o necessário para proporcionar a existência da corrente mínima de manutenção. Por exemplo o um SCR TIC 106D tem uma corrente de manutenção (IH) de 8 mA, abaixo desse valor ele subitamente deixará de conduzir e irá tornar-se um circuito aberto, mesmo que a tensão entre o anodo e catado seja restabelecida. Só irá conduzir novamente se houver um novo disparo.

Observando-se o circuito equivalente, fazendo-se uma análise da polarização dos transistores, chega-se a conclusão que após um pulso no gate (porta), o transistor que satura condiciona o outro a permanecer saturado mesmo que o pulso que provocou o disparo seja retirado.

3. Curva característica do SCR

3.1 - Curva característica - A curva característica do SCR exibe no primeiro quadrante alguns valores para a tensão anodo/catodo (Va-k) e respectivas correntes de gate (Ig) em polarização direta. No terceiro quadrante exibe a curva de corrente na polarização de tensão reversa máxima (Vr máx).

Figura 03 - Curva característica do SCR.

Nota:

1. A capacitância da junção por efeito da corrente capacitiva pode provocar disparo indesejado.

2. Tensão elevada entre o anodo e o catodo, mesmo com Ig=0 pode provocar disparo indesejado.

3. Métodos para evitar disparos indesejado - Dois métodos se destacam para evitar disparos indesejado no SCR, são eles o resistor de gate, conectado entre o gate e o catodo para desviar parte da corrente capacitiva e o snubber que amortece as variações bruscas de tensão entre anodo e catodo.

Figura 04 - Circuito para evitar disparo indesejado no SCR.

4. DIAC- ("Diode Alternating Courrent" ou Diode de Corrente Alternada)

É um dispositivo semicondutor constituído de dois terminais, funcionando como um diodo bidirecional, passa do bloqueio à condução com qualquer polaridade de tensão aplicada aos seus terminais.

Figura 05 - Símbolo, estrutura e circuito teste do DIAC.

4.1 - Curva característica - A curva característica do DIAC exibe no primeiro e terceiro quadrante as mesmas características de tensão e corrente. possuem a mesma corrente de engate ou tranca (Il) em qualquer das duas direções conforme mostra a figura abaixo.