VI Características de SCR explicadas con diagrama de circuito

Índice de contenidos

Definición de VI Características del SCR
Diagrama de circuito para obtener las características VI de SCR
Características típicas de VI de SCR
Varios modos en VI Características de SCR

Definición de VI Características del SCR

Una característica VI de SCR (rectificador controlado por silicio) son las características de corriente de voltaje. La corriente a través del SCR varía a medida que varía el voltaje del terminal de ánodo a cátodo y el voltaje del terminal de puerta a cátodo. La representación gráfica de la corriente a través del SCR y el voltaje a través del terminal del ánodo al cátodo se conoce como Características VI del SCR.

Diagrama de circuito para obtener las características VI de SCR

Para obtener las características VI de SCR, su ánodo y cátodo se conectan a la fuente a través de la carga. La puerta y el cátodo se alimentan a través de una fuente separada que está destinada a proporcionar una corriente de puerta positiva de puerta a cátodo. El diagrama de circuito elemental para obtener las características VI de SCR se muestra a continuación.

En el diagrama anterior, los terminales A y K del ánodo y el cátodo están conectados a la fuente de voltaje variable E a través de la carga y el terminal G de la puerta está conectado a la fuente Es para proporcionar corriente de puerta positiva a través de G a K cuando el interruptor S está cerrado. Va e Ia representan el voltaje a través del ánodo a los terminales del cátodo y la corriente a través del SCR. Se dibuja un gráfico entre Va e Ia variando el voltaje de la fuente E y observando la corriente correspondiente a través del SCR. Este gráfico da las características VI de SCR.

Características típicas de VI de SCR

A continuación se muestra una característica VI típica de SCR.

Varios modos en VI Características de SCR

Una observación cuidadosa de las características del VI revela que un SCR tiene tres modos básicos de operación: Modo de bloqueo inverso, Modo de bloqueo hacia adelante y Modo de conducción directa. Analicemos ahora cada uno de los tres modos uno por uno.

Modo de bloqueo inverso

El modo de bloqueo inverso de SCR es ese modo operativo en el que ofrece alta impedancia para el flujo de corriente y, por lo tanto, no conduce. Un SCR en modo de bloqueo inverso se comporta como si fuera un interruptor abierto. Por lo tanto, este modo también se conoce como estado APAGADO de SCR. Se muestra por OP en las características VI de SCR.

Como se desprende claramente de la curva VI, el voltaje de ánodo a cátodo es negativo en este modo. Esto significa que el terminal del ánodo se hace negativo con respecto al cátodo con el interruptor S abierto. Esto conduce a una polarización inversa del SCR. En consecuencia, las uniones J1 y J3 tienen polarización inversa mientras que la unión J2 tiene polarización directa. El dispositivo se comporta como si dos diodos estuvieran conectados en serie con voltaje inverso a través de ellos.

Una pequeña corriente de fuga del orden de mili o micro amperios fluye a través del SCR en este modo. Si se aumenta el voltaje inverso, entonces, en algún voltaje crítico, se produce una ruptura de avalancha en las uniones polarizadas inversamente J1 y J3, lo que conduce a un aumento repentino de la corriente inversa. Este voltaje inverso crítico se llama Tensión de ruptura inversa. VBR representa este voltaje de ruptura inversa en las características VI. Se puede ver que hay un fuerte aumento en la corriente inversa a este voltaje. Esta corriente inversa aumentada puede resultar en más pérdidas en el SCR que a su vez puede dañar el SCR. Por lo tanto, el voltaje inverso a través de los terminales SCR no debe exceder el voltaje de ruptura inverso durante su operación.

Cuando el voltaje inverso es menor que VBR, SCR ofrece una alta impedancia en la dirección inversa y, por lo tanto, no conduce. Esta es la razón, en el modo de bloqueo inverso; un SCR puede tratarse como un interruptor abierto.

Modo de bloqueo hacia adelante

El modo de bloqueo directo es ese modo operativo de SCR en el que no conduce a pesar de que está polarizado hacia adelante. El término SCR con polarización directa implica que su terminal de ánodo es positivo con respecto al terminal de cátodo con el interruptor de puerta S abierto.

En este modo, la unión J1 y J3 tienen polarización directa pero la unión J2 tiene polarización inversa. Una pequeña corriente de fuga, llamada corriente de fuga directa, fluye como lo muestra OM en las características VI de SCR en este modo. Como la corriente de fuga directa es pequeña, SCR ofrece alta impedancia. Por lo tanto, un SCR puede tratarse como un interruptor abierto incluso en el modo de bloqueo directo.

Modo de conducción directa

Como hemos visto, en el modo de bloqueo directo, incluso aunque el SCR tenga polarización directa, no conduce. Pero lo bueno es que, en el modo de bloqueo directo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa y J2 tiene polarización inversa. Esto significa que hay dos posibilidades para hacer que SCR conduzca en este modo:

Aumente el voltaje de ánodo a cátodo hasta tal punto que conduzca a una ruptura por avalancha de la unión polarizada inversamente J2.
Aplique un pulso de compuerta positivo entre la compuerta y el terminal del cátodo.

Cuando el voltaje de polarización directa aumenta, entonces, en algún voltaje crítico VBO, se produce una ruptura de avalancha en la unión polarizada inversa J2. Este voltaje crítico se conoce como Voltaje de ruptura hacia adelante.

Dado que las uniones J1 y J3 ya están polarizadas hacia adelante, una ruptura de avalancha en J2 dará como resultado un aumento repentino en la corriente del ánodo en dirección hacia adelante. Por lo tanto, el punto M en las características VI del SCR correspondiente al voltaje de ruptura directa VBO se desplazará de inmediato al punto N y luego a cualquier punto entre N y K. ¿Por qué entre N y K? Dado que la corriente del ánodo en este modo solo estará limitada por la carga, según el valor de la carga, la corriente del ánodo cambiará y puede estar en cualquier punto entre N y K. Por lo tanto, NK representa la conducción directa de SCR.