M茅todos de activaci贸n de SCR explicados en detalle

<p>Los m茅todos de activaci贸n de SCR son las t茅cnicas para llevar un SCR al modo de conducci贸n directa desde el modo de bloqueo directo. Un SCR en modo de conducci贸n directa se caracteriza por baja impedancia, baja ca铆da de voltaje en el 谩nodo y el c谩todo y alta corriente de 谩nodo. El valor de la corriente del 谩nodo est谩 determinado por la carga. Por lo tanto, permite el flujo de corriente. Por lo tanto, un SCR en modo de conducci贸n directa se denomina estado ON y puede tratarse como un interruptor cerrado. SCR es un miembro popular de la familia de tiristores. Es tan popular que las palabras tiristor y SCR se utilizan como sin贸nimos. Por lo tanto, los m茅todos de encendido descritos en este art铆culo se aplican tanto a SCR como a tiristores.

Hay principalmente cinco m茅todos diferentes para activar m茅todos de SCR:

  • Disparo de voltaje directo
  • Activaci贸n de puerta
  • Activaci贸n dv/dt
  • Activaci贸n t茅rmica o por temperatura
  • Activaci贸n de luz

Puede notar la palabra activaci贸n en el nombre de los m茅todos de giro SCR. De hecho, la activaci贸n en s铆 significa llevar el SCR o tiristor al estado ON desde su estado OFF. Ahora discutiremos cada uno de los m茅todos de giro SCR uno por uno.

Índice de contenidos

Disparo de voltaje directo

Lea atentamente el nombre de este m茅todo. Dice “disparo de voltaje directo”. Esto significa que activaremos SCR aplicando voltaje directo a trav茅s de sus terminales. 驴Qu茅 significa esto? Esto simplemente significa que lo haremos polarizado hacia adelante y aumentaremos este voltaje de polarizaci贸n hasta que SCR se encienda. Veamos ahora c贸mo el aumento de la tensi贸n de polarizaci贸n directa activa el SCR.

Modo de bloqueo hacia adelante de SCR

En un SCR o tiristor con polarizaci贸n directa, la uni贸n J1 y J3 tienen polarizaci贸n directa, mientras que la uni贸n J2 tiene polarizaci贸n inversa. Por lo tanto, aumentar este voltaje de polarizaci贸n reducir谩 el ancho de la regi贸n de agotamiento de la uni贸n J2 y, a un voltaje particular, esta regi贸n de agotamiento desaparecer谩. En esta etapa, se dice que la uni贸n J2 con polarizaci贸n inversa tiene una ruptura de avalancha y este voltaje se denomina voltaje de ruptura directa. El nombre de voltaje de ruptura directa se da ya que a este voltaje las caracter铆sticas VI de SCR se rompen y cambian a su posici贸n ON. Consulte las caracter铆sticas VI de SCR que se muestran a continuaci贸n.

VI Caracter铆sticas del SCR

Puede notar que en la tensi贸n de ruptura directa VBO, la curva VI se rompe en el punto M y cambia a su posici贸n de encendido N con la corriente de ruptura directa IBO. Esta es la raz贸n; este voltaje cr铆tico se llama voltaje de ruptura directa.

Tan pronto como ocurre la ruptura por avalancha en la uni贸n J2, la corriente comienza a fluir del 谩nodo al c谩todo del SCR. El valor de esta corriente de 谩nodo solo est谩 limitado por la carga. Por lo tanto, SCR est谩 ahora en su modo de conducci贸n en direcci贸n directa, es decir, desde el 谩nodo al c谩todo. Este es un m茅todo de activaci贸n hacia adelante para encender SCR.

Normalmente, este m茅todo no se usa para encender el SCR, ya que puede da帽arlo. En general, el voltaje de ruptura directo es menor que el voltaje de ruptura inverso y, por lo tanto, el voltaje ganado en pan inverso se considera como la clasificaci贸n de voltaje final al dise帽ar SCR. Tambi茅n hay que tener en cuenta y tener en cuenta que, una vez que se produce una rotura por avalancha en el cruce J2, se pierde la capacidad de bloqueo de J2. Por lo tanto, si el voltaje del 谩nodo se reduce por debajo del voltaje de ruptura directa, el SCR continuar谩 conduciendo. El SCR ahora se puede apagar llevando su corriente de 谩nodo por debajo de cierto valor llamado corriente de retenci贸n.

Activaci贸n de puerta

La activaci贸n de la compuerta es el m茅todo en el que la corriente de la compuerta positiva pasa por un SCR con polarizaci贸n directa para activarlo. La activaci贸n de la puerta es, de hecho, la forma m谩s confiable, simple y eficiente de activar el SCR. En este m茅todo, el voltaje de puerta positivo entre las terminales de puerta y c谩todo se aplica en un SCR con polarizaci贸n directa que establece la corriente de puerta desde la terminal de puerta hasta el c谩todo.

activaci贸n de puerta de SCR-Tiristor

Cuando se aplica una corriente de puerta positiva, la capa p de la puerta se inunda con electrones del c谩todo (lado n). Esto se debe a que la capa del c谩todo n est谩 fuertemente dopada en comparaci贸n con la capa de la puerta p. Dado que las uniones J1 y J3 ya est谩n polarizadas hacia adelante, los electrones inyectados en la capa de la puerta p pueden llegar a la uni贸n J2 y, por lo tanto, reducen el ancho de la regi贸n de agotamiento. Este resultado es la reducci贸n de la tensi贸n de ruptura directa. De hecho, cuantos m谩s electrones se inyecten en la capa de la puerta p, m谩s posibilidades habr谩 de que los electrones lleguen a J2. Esto significa que cuanto mayor sea el valor de la corriente de puerta, mayor ser谩 la reducci贸n en el voltaje de ruptura directa. Por lo tanto, la corriente de puerta y el voltaje de ruptura directo son inversamente proporcionales.

Consulte la figura a continuaci贸n. Estas son las caracter铆sticas VI de DSCR para diferentes valores de corriente de puerta Ig.

M茅todos de encendido del tiristor SCR

Los siguientes puntos se pueden observar y anotar en la curva anterior:

  • Cuando la corriente de puerta Ig es cero, la tensi贸n de ruptura directa es VBO.
  • A medida que la corriente de puerta aumenta de cero a Ig1, la tensi贸n de ruptura directa se reduce de VBO a V1. De manera similar, su valor se reduce de V1 a V3 a medida que la corriente de puerta aumenta de Ig1 a Ig3.

Por lo tanto, el SCR puede encenderse aplicando corriente de puerta. Cabe se帽alar que el SCR se enciende debido al voltaje de ruptura directa, aunque este voltaje se reduce considerablemente debido a la corriente de compuerta positiva.

Una vez que SCR comienza a conducir en direcci贸n directa, la uni贸n J2 de polarizaci贸n inversa ya no existe. Por lo tanto, no se requiere corriente de puerta para que el SCR o el tiristor permanezcan en estado ENCENDIDO. Por lo tanto, si se elimina la corriente de puerta, la conducci贸n de corriente del 谩nodo al c谩todo no se ve afectada. Sin embargo, si la corriente de la puerta se reduce a cero antes de que la corriente del 谩nodo aumente a un valor espec铆fico llamado corriente de enganche, el SCR o tiristor se apagar谩 nuevamente. Esto significa que no debemos apagar la corriente de la puerta hasta que la corriente del 谩nodo haya cruzado la corriente de enganche.

La corriente de enganche se define como el valor m铆nimo de la corriente del 谩nodo que debe alcanzarse durante el proceso de encendido del SCR para mantener la conducci贸n incluso cuando se elimina la corriente de la puerta.

Una vez que el SCR o tiristor comienza a conducir, la puerta pierde su control. El SCR o tiristor ahora se puede apagar solo si la corriente del 谩nodo est谩 por debajo de un valor espec铆fico de corriente del 谩nodo. Este valor de la corriente del 谩nodo por debajo del cual el SCR se apaga se llama corriente de mantenimiento. Como se puede ver en las caracter铆sticas VI de SCR, el valor de la corriente de bloqueo es mayor que la corriente de mantenimiento.

La corriente de mantenimiento se define como el valor m铆nimo de la corriente del 谩nodo por debajo del cual debe caer para apagar el SCR o el tiristor.

Activaci贸n dv/dt

El disparo dv/dt es la t茅cnica en la que el SCR se enciende cambiando el voltaje de polarizaci贸n directa con respecto al tiempo. dv/dt en s铆 mismo significa tasa de cambio de voltaje respecto al tiempo.

Como hemos discutido anteriormente en esta publicaci贸n, la uni贸n J2 tiene polarizaci贸n inversa en un modo de bloqueo directo de SCR. Una uni贸n con polarizaci贸n inversa puede tratarse como un capacitor debido a la presencia de cargas espaciales en las proximidades de la uni贸n con polarizaci贸n inversa. Supongamos que su capacitancia es ‘C’ farad. La carga en el capacitor, el voltaje a trav茅s del capacitor y la capacitancia se relacionan de la siguiente manera:

Q = CV

Diferenciando ambos lados a la vez, obtenemos

dQ/dt = C(dV/dt)

Pero corriente I = dQ/dt

鈬 Yo = C(dV/dt)

Por tanto, la corriente a trav茅s de la uni贸n polarizada inversamente J2 es directamente proporcional a (dv/dt). Por lo tanto, si la tasa de aumento del voltaje directo, es decir (dv/dt), es alta, la corriente de carga I tambi茅n ser谩 alta. Esta corriente de carga act煤a como corriente de puerta y enciende el SCR o tiristor aunque la corriente de puerta sea cero. Debe tenerse en cuenta que es la tasa de aumento de voltaje la que es responsable de encender el SCR. Es independiente de la magnitud del voltaje. El voltaje puede ser bajo, pero la tasa de aumento debe ser lo suficientemente alta como para encender el SCR.

Activaci贸n por temperatura

La activaci贸n por temperatura tambi茅n se denomina activaci贸n t茅rmica. Como sabemos que en la uni贸n polarizada inversamente fluye una corriente de saturaci贸n inversa cuyo valor depende de la temperatura de la uni贸n. Esto significa que, en el modo de bloqueo directo de SCR o tiristor, habr谩 un flujo de corriente de saturaci贸n inversa a trav茅s de la uni贸n J2. Esta corriente aumentar谩 la temperatura de la uni贸n, lo que a su vez dar谩 como resultado un mayor aumento de la corriente de fuga inversa. Esta corriente de fuga aumentada volver谩 a aumentar la temperatura de la uni贸n y, por lo tanto, aumentar谩 a煤n m谩s la corriente de fuga inversa. Por lo tanto, este proceso es acumulativo y eventualmente conducir谩 a la desaparici贸n de la regi贸n de empobrecimiento de la uni贸n J2 polarizada inversamente a alguna temperatura. A esta temperatura, el SCR se encender谩.

Activaci贸n de luz

En disparo de luz, un pulso de luz de adecuada longitud de onda guiado por fibras 贸pticas se irradia para encender SCR. Se hace un hueco o nicho en la capa p interna para el SCR activado por luz, como se muestra en la figura a continuaci贸n.

SCR activado por luz - M茅todos de encendido de SCR

Cuando se irradia este nicho, se generan portadores de carga libres, es decir, pares de electrones y huecos. Si la intensidad de la luz irradiada excede un cierto valor, se enciende el SCR con polarizaci贸n directa. Tenga en cuenta que la luz irradiada produce acarreos de carga gratuitos, que es como en el caso de la corriente de puerta. All铆, los portadores de carga se mueven cerca de la uni贸n polarizada inversamente J2 y reducen el voltaje de ruptura directo. Esta es la raz贸n por la que el SCR se enciende. El SCR que se enciende mediante el uso de luz se denomina SCR activado por luz o LASCR.

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