Domine Retificadores Controlados de Silício (SCR) — Guia Completo

Na indústria, dispositivos controlados são usados. Surge a pergunta: o que é dispositivo de controle?

Controle:

Dispositivo de controle mais simples é uma chave (liga/desliga circuito). Ex: para controlar velocidade de ventilador, usamos dimmer.

O que é um SCR?

SCR pertence à família dos tiristores. Tiristor = dispositivo semicondutor de 4 camadas P-N-P-N alternadas com três terminais (eletrodos).

SCR = chave de três terminais: ânodo, cátodo e gate. Dispositivo unidirecional (corrente flui em um sentido).

Três junções (J1, J2, J3). Se aplicamos tensão positiva no ânodo em relação ao cátodo, J1 e J3 ficam polarizadas diretamente e J2 inversamente (região de depleção aumenta). Junção J2 inversamente polarizada mantém SCR DESLIGADO — queda de tensão máxima no SCR (chave aberta).

Para LIGAR o SCR: método de ruptura (break over). Aumentando tensão ânodo-cátodo até tensão de ruptura (Vbo), ocorre ruptura na junção J2 (portadores minoritários injetam-se entre regiões) e tensão em J3 cai. Chave aberta = tensão máxima na chave, zero na carga. Chave fechada = tensão ideal zero na chave, máxima na carga.

Ruptura = quebra na região → tensão na chave (SCR) cai, corrente sobe. Mas ligar via ruptura pode danificar SCR. Alternativa: disparo por gate. Pulso no gate em relação ao cátodo → J3 polarizada diretamente → tensão no SCR cai, corrente sobe (curva característica). Dois termos importantes:

1. Corrente de Disparo (Latching Current): corrente mínima para ligar o SCR.
2. Corrente de Manutenção (Holding Current): se corrente cair abaixo, SCR desliga.

Para entender o disparo, usa-se modelo análogo de dois transistores. Material P-N-P-N dividido em dois transistores. Pulso no gate → Ig flui → Q2 conduz → corrente de emissor de Q2 flui → como Ie = Ic, Ic2 = Ib1 de Q1 → Ia e Ic1 fluem. Removendo pulso (Ig=0), transistores continuam conduzindo (SCR permanece LIGADO). Para desligar: interromper alimentação principal do SCR.

S2 = chave normalmente fechada. S1 aberta = sem corrente no gate = SCR desligado = tensão máxima no SCR = LED apagado. S1 fechada = corrente no gate = SCR liga = tensão ~0 (praticamente 0.7V) no SCR = LED aceso.

No próximo artigo, discutirei aplicações do SCR e como testá-lo.

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