Tiristores SCR
Autor: Anderson | Publicado: 2013-04-29T17:27:00-07:00

&nbsp; &nbsp; &nbsp;O SCR (silicon controlled rectifier, retificador controlado de silício) é um dispositivo com função semelhante à de um diodo (conduz em um único sentido), com diversas aplicações em eletrônica industrial. Fisicamente, consiste da junção de quatro camadas P e N alternadas entre si, com três terminais: anodo (A), catodo (K) e porta ou gate (G).





&nbsp; &nbsp; &nbsp;Na figura, podemos observar que a corrente principal (IA) entra pelo terminal do anodo (A) e segue até o catodo (K), como ocorre em um diodo comum.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;A porta (G) permite que se aplique uma corrente (com intensidade menor que a aplicada no anodo), que controla a condução do SCR.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;As principais aplicações do SCR são:
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Retificador – Atua como um diodo comum, com a diferença de que é possível controlar a tensão retificada.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Interruptor – Atua como chave de estado sólido.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Controle de potência – Atua na variação da potência entregue a um dispositivo (motor, resistência, lâmpada etc.), por meio do ajuste do disparo.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Amplificador – Atua como amplificador “tudo ou nada”, por meio da diferença das correntes de porta e de anodo.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;O funcionamento do SCR depende dos valores de corrente e tensão a que está&nbsp;submetido. Vamos analisar uma situação em que a porta aberta (IG) está com&nbsp;corrente igual a zero e com tensões aplicadas. O SCR pode, então, operar de três&nbsp;modos:
&nbsp; &nbsp; &nbsp;1. Se a tensão aplicada no anodo for negativa em relação à tensão aplicada no&nbsp;catodo, dizemos que o SCR está no bloqueio reverso. Nessa condição, ele se&nbsp;comporta de maneira idêntica a um diodo normal, cortado. Assim como no&nbsp;diodo comum, quando a tensão reversa excede a tensão de breakdown (UBR), o&nbsp;dispositivo é destruído.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;2. Se a tensão aplicada no anodo for positiva em relação à tensão aplicada no&nbsp;catodo e menor que a tensão de breakover (UBO), dizemos que o SCR está no&nbsp;bloqueio direto, isto é, continua cortado.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;3. Se a tensão na bateria continuar aumentando, ao atingir um valor maior ou&nbsp;igual à tensão UBO, o SCR passa a conduzir bruscamente, entrando em estado de&nbsp;condução. Quando isso acontece, dizemos que o SCR disparou. Nessa condição,&nbsp;o dispositivo se comporta como chave fechada, porém com queda de tensão&nbsp;elevada em seus terminais.&nbsp;Essa diferença de tensão aumenta a potência a ser dissipada pelo SCR, que necessita, então, de um dissipador – sua&nbsp;principal desvantagem em comparação com uma chave mecânica.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;O termo “disparo” é utilizado em analogia ao que acontece a um projétil deflagrado&nbsp;por arma de fogo, ou seja, uma mudança brusca de condição, pois o&nbsp;projétil parte do repouso para o movimento em frações de segundo.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;No caso do SCR, o disparo (ou condução) ocorre quando algum mecanismo&nbsp;externo provoca pequena variação em suas correntes internas. Para compreender&nbsp;melhor, observe a figura. Nessa configuração, a estrutura do SCR utiliza&nbsp;dois transistores, um PNP e outro NPN, ligados entre si por uma realimentação
&nbsp;positiva (regeneração). Em tal modelo, ao ocorrer variação em qualquer uma das&nbsp;correntes internas, por menor que seja, haverá amplificação do sinal, fazendo&nbsp;com que as correntes aumentem até os dois transistores saturarem. A passagem&nbsp;do corte para a condução é extremamente rápida, por causa da realimentação&nbsp;positiva interna, motivo pelo qual se emprega o termo “disparo”.




&nbsp; &nbsp; &nbsp;Podemos identificar pontos do circuito nos quais alguns&nbsp;dos fatores citados estão atuando, por exemplo: a tensão aplicada; a tensão&nbsp;de breakover (UBO): o mecanismo que causa esse início de processo (surgimento&nbsp;de uma corrente inicial) se a corrente de porta for nula e o valor da tensão (em&nbsp;geral varia de 30 a 1 000 V e depende do SCR e de sua aplicação).
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Depois que o SCR atinge o estado de condução, para fazer o dispositivo cortar&nbsp;novamente é necessário que a tensão de anodo, ou seja, a corrente (IA), fique&nbsp;abaixo de um valor chamado de tensão de manutenção (UH), também conhecido&nbsp;por corrente de manutenção (IH). Para conhecer o valor dessa corrente, é preciso&nbsp;consultar o manual do fabricante, pois varia para cada tipo de SCR, por exemplo:&nbsp;no TIC106 é da ordem de 2 mA e no TIC126, de 40 mA.
&nbsp; &nbsp; &nbsp;Vimos que a porta (G) é o terminal no qual se aplica a corrente que inicia o processo&nbsp;de disparo quando a tensão de anodo ainda é bem menor que UBO. Quanto&nbsp;maior a corrente aplicada, menor será o valor da tensão de anodo necessária para&nbsp;disparar o SCR. Após o disparo, a porta pode ser desligada (aberta ou colocada&nbsp;em curto com o catodo), pois o SCR continuará a conduzir. O desligamento (reset&nbsp;ou corte) do dispositivo é feito quando a corrente de anodo diminuir abaixo da&nbsp;corrente de manutenção (IH) ou quando a tensão de anodo cair abaixo da tensão&nbsp;de manutenção (UH). Em determinadas aplicações, uma tensão reversa de anodo&nbsp;pode acelerar a mudança de estado de um SCR.