RESUMÃO DE TIRISTORES

RESUMO DE TIRISTORES

Tiristores:

‘Definição: Tiristor é um nome genérico, atribuído a uma serie de componentes semicondutores de 4 camadas PNPN.

Exemplos de Tiristores:

- SCR

- TRIAC

- LASCR

- PUT

SCR – Silicon Controlled Rectifier:

Símbolo:

[pic 1]

Onde:

A – Anodo

K – catodo

G – Gate

Estrutura interna:

[pic 2]

Equivalente elétrico:

[pic 3]

Curva Característica do SCR:

[pic 4]

IL – Corrente de Latching ( Corrente de inicialização):

Para o SCR realmente entrar em condução a corrente Ia tem que ser maior que IL.

IH – Corrente de Holding ( Corrente de Manutenção):

        Para o SCR bloquear a corrente Ia tem que ser menor que IH.

Tensão VBR:

        Se a tensão VAK for maior que VBR o dispositivo entra em curto danificando o mesmo.

Estados de operação do SCR:

Bloqueio reverso:

        O SCR comporta-se como uma chave aberta. O dispositivo esta com tensão reversa mas menor que VBR.

Bloqueio direto:

        O SCR se comporta como uma chave aberta. O dispositivo esta polarizado diretamente mas não recebeu pulso no gate.

Condução:

        O SCR se comporta como uma chave fechada. O dispositivo esta polarizado diretamente e recebe um pulso no gate.

Modalidades de disparo não usuais:

        Há algumas situações em  que os tiristores entram em condução sem que se deseje que isto aconteça, ou seja, sem o disparo por gate.

        Nesta etapa veremos as mais comuns situações onde isto pode ocorrer e o motivo pelo qual isto ocorre.

Disparo por sobre tensão:

        Se observarmos a estrutura interna de um SCR, podemos observar que se assemelha a um resistor com uma resistência fixa R.

        Se aumentarmos a tensão sobre Anodo e Katodo (VAK), as correntes de fuga internas aumentaram proporcionalmente, se a tensão sobre anodo e catodo se elevar a ponto destas correntes de fuga atingirem o valor IL, o dispositivo entrara em condução sem a necessidade de disparo por gate.

        Esta tensão “critica” em que o dispositivo entra em condução espontânea é dada pelo manual do componente e é denominada como VBO.

        

Disparo por [pic 5]:

        Neste caso disparo corre devido o dispositivo estar submetido a um ruído em alta freqüência ([pic 6]).

Em alta freqüência o dispositivo se comporta como um capacitor, neste caso a corrente que atravesse o dispositivo é dada pela expreção:

[pic 7]

        Como a capacitância dos tiristores é elevada e pode ser vista em manuais técnicos, se o dispositivo sofrer uma variação brusca sobre anodo e catodo, ic pode atingir o valor de IL e entrar em condução espontânea sem a necessidade de disparo por gate.

        Para evitar este tipo de problema aconselha-se a utilizar um circuito SNUBBER para proteção contra [pic 8] .O circuito é mostrado abaixo.

[pic 9]

Disparo por Sobre temperatura:

        Da mesma forma que vimos anteriormente, podemos observar que a estrutura de um tiristor, é composta de silício e apresenta correntes de fuga internas geradas pelo próprio material que é composto o dispositivo.

        Se aumentamos a temperatura em um cristal de silício, maior será a agitação molecular fazendo com que esta corrente de fuga aumente. Logo se esta temperatura for grande, fazendo com que a corrente de fuga interna do dispositivo cresça atingindo o valor de IL, o dispositivo entra em condução sem a necessidade de disparo no Gate.

        Pelos manuais técnicos a corrente de fuga dobra a cada 10°C sobre o dispositivo.

        Para evitar este tipo de disparo basta resfriar o dispositivo com qualquer forma de dissipação térmica, tal como dissipadores de alumínio.

Modalidades usuais de disparo:

Disparo por CC:

        Polariza-se o SCR diretamente, aplica-se uma tensão contínua no gate.

        O problema neste método é que o pulso de gate pode ser muito longo, gerando aquecimento na junção de gate danificando a mesma.

Disparo por AC:

Disparo até 90º:

[pic 10]

[pic 11]

Disparo até 180º:

[pic 12]

D1 – Serve para proteger o gate.

D2 – Serve para carregar negativamente o capacitor no semiciclo negativo o que permite que o ciclo comece sempre a partir de um nível constante de carga.

Disparo por  pulso:

        Neste caso é usado pulsos em torno de µs com cinco vezes a amplitude para disparo em CC.

        Geralmente são gerados trens de pulso onde o primeiro é responsável  pelo disparo, ficando os demais pulsos para proteção do disparo.

Comutação de um SCR: