Informe scr

SRC

Rectificador Controlado de Silicio

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

INGENIERÍA MECATRÓNICA

SÉPTIMO NIVEL “B”

23/10/2009

I. OBJETIVOS
* Comprender el funcionamiento de un SCR.
* Definir los parámetros básicos para un SCR en lo referente a corrientes y voltajes.
* Verificar las características estáticas de un SCR.
* Comprobar lascaracterísticas de conmutación de estos dispositivos.

II. CONTEXTO TEÓRICO
Un SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn. Tiene tres terminales: ánodo, cátodo y compuerta, como se muestra en la figura.

Figura [ 1 ]. Símbolo y estructura del SCR

El SCR es un elemento unidireccional; la conducción entre ánodo ycátodo es controlada por el terminal de compuerta.
Características Generales.
* Interruptor casi ideal.
* Soporta tensiones altas.
* Amplificador eficaz.
* Es capaz de controlar grandes potencias.
* Fácil controlabilidad.
* Relativa rapidez.
Funcionamiento
Cuando el voltaje entre ánodo y cátodo toma un valor positivo pero no existe corriente en lacompuerta, se presenta una pequeña corriente de fuga entre ánodo y cátodo (corriente de fuga directa); este estado es conocido como estado desactivado o de bloqueo directo. Si el voltaje ánodo-cátodo toma un valor suficientemente alto, el SCR entrará en zona de ruptura; este voltaje es conocido como voltaje de ruptura directa.
Cuando el voltaje ánodo-cátodo es positivo, existe corriente en lacompuerta y la corriente ánodo-cátodo supera un valor de corriente, conocida como corriente de enganche (IL), el SCR entrará en estado de conducción. La corriente de enganche asegura el flujo de portadores a través de las uniones para mantener el SCR activado cuando desparezca la señal en la compuerta. Luego de ser activado, el SCR se mantendrá en este estado siempre y cuando la corriente ánodo-cátododisminuya más allá de un valor conodico como corriente de mantenimiento. La corriente de manteniemiento (IH) es la mínima corriente que mantendrá al SCR en estado de conducción, y es menor que la corriente de enganche.
Cuando el voltaje ánodo-cátodo es negativo, se produce una corriente de fuga, conocida como corriente de fuga inversa, y el SCR se encuentra en estado de bloqueo inverso. Si elvoltaje es lo suficientemente negativo, el SCR entrará en zona de rutura inversa.
Los conceptos mencionados anteriormente aprecian en la gráfica iT-vAK a continuación.

Figura [ 2 ]. Curva de operación del SCR
Tiempos de conmutación
El retraso existente entre el envío de señal en la compuerta y la activación del SCR se conoce como tiempo de encendido. Este tiempo constituye la suma de dosintervalos de tiempo definidos como:
* Tiempo de retardo (td): tiempo que transcurre desde que la corriente de puerta alcanza el 50 % de su valor final hasta que la corriente de ánodo alcanza el 10 % de su valor máximo. Depende de la corriente de mando, de la tensión ánodo - cátodo y de la temperatura (td disminuye si estas magnitudes aumentan).
* Tiempo de subida (tr): tiempo necesario para quela corriente de ánodo pase del 10 % al 90 % de su valor máximo, o, el paso de la caída de tensión en el tiristor del 90 % al 10 % de su valor inicial.
Estos tiempos se pueden apreciar en la figura 3.

Figura [ 3 ]. Tiempo de encendido
Para la desactivación del SCR también se toma en cuenta un tiempo de retraso entre la caída de la corriente de mantenimiento y la desactivación total, conocidocomo tiempo de apagado.
Al igual que el tiempo de encendido, es la suma de dos tiempos definidos como:
* Tiempo de recuperación inversa (trr): tiempo en el que las cargas acumuladas en la conducción del SCR, por polarización inversa de este, se eliminan parcialmente.
* Tiempo de recuperación de puerta (tgr): tiempo en el que, en un número suficiente bajo, las restantes cargas acumuladas...