- Como o Thyristor é diferente do MOSFET?
- Como o tiristor é diferente do transistor?
- VI Características do tiristor ou SCR
- Métodos de disparo de SCR ou tiristor
- Acionamento de tensão direta:
- Gate Triggering:
- dv / dt Triggering:
- Disparo de temperatura:
- Disparo de luz:
Em geral, tiristores também são dispositivos de chaveamento semelhantes aos transistores. Como já discutimos, os transistores são o minúsculo componente eletrônico que mudou o mundo, hoje podemos encontrá-los em todos os dispositivos eletrônicos como TVs, celulares, laptops, calculadoras, fones de ouvido etc. Eles são adaptáveis e versáteis, mas isso não significa que eles podem ser usados em todas as aplicações, podemos usá-los como dispositivos de amplificação e comutação, mas eles não podem lidar com correntes mais altas, também um transistor requer uma corrente de comutação contínua. Então, para todos esses problemas e para superar esses problemas, usamos tiristores.
Geralmente, SCR e tiristor são usados alternadamente, mas SCR é um tipo de tiristor. O tiristor inclui muitos tipos de interruptores, alguns deles são SCR (retificador controlado por silício), GTO (desligamento do portão) e IGBT (transistor bipolar controlado por porta isolada) etc. Mas o SCR é o dispositivo mais usado, então a palavra tiristor se tornou sinônimo de SCR. Simplesmente, o SCR é uma espécie de tiristor .
SCR ou tiristor é um dispositivo de comutação semicondutor de quatro camadas e três junções. Possui três terminais: ânodo, cátodo e porta. O tiristor também é um dispositivo unidirecional como um diodo, o que significa que ele flui a corrente apenas em uma direção. Consiste em três junções PN em série, pois é de quatro camadas. Terminal de porta usado para acionar o SCR fornecendo uma pequena tensão a este terminal, que também chamamos de método de disparo de porta para LIGAR o SCR.
Como o Thyristor é diferente do MOSFET?
Tiristor e MOSFET são interruptores elétricos e são mais comumente usados. A diferença básica entre os dois é que os interruptores MOSFET são dispositivos controlados por tensão e só podem alternar a corrente CC, enquanto os tiristores são dispositivos controlados por corrente e podem alternar tanto a corrente CC quanto a CA.
Existem mais algumas diferenças entre o tiristor e o MOSFET são fornecidas abaixo na tabela:
| Propriedade | Tiristor | MOSFET |
| Escapamento térmico | sim | Não |
| Sensibilidade à temperatura | Menos | Alto |
| Tipo | Dispositivo de alta tensão e alta corrente | Dispositivo de média corrente de alta tensão |
|
Desligando |
Circuito de comutação separado é necessário |
Não requerido |
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Ligando |
Único pulso necessário |
Nenhum fornecimento contínuo é necessário, exceto durante ligar e desligar |
|
Velocidade de mudança |
baixo |
Alto |
|
Impedância de entrada resistiva |
baixo |
Alto |
|
Controlando |
Dispositivo controlado por corrente |
Dispositivo controlado por tensão |
Como o tiristor é diferente do transistor?
Tiristor e transistor são interruptores elétricos, mas a capacidade de manuseio de energia dos tiristores é muito melhor do que o transistor. Devido a ter alta classificação do tiristor, dada em quilowatts, enquanto a potência do transistor varia em watts. Um tiristor é considerado um par fechado de transistores em análise. A principal diferença entre o transistor e o tiristor é que o transistor precisa de uma fonte de chaveamento contínuo para permanecer ligado, mas no caso do tiristor, precisamos acioná-lo apenas uma vez e ele permanece ligado. Para aplicações como circuito de alarme que precisa ser acionado uma vez e permanecer LIGADO para sempre, não pode usar transistor. Portanto, para contornar esses problemas usamos o Thyristor.
Existem mais algumas diferenças entre tiristor e transistor são fornecidas abaixo na tabela:
|
Propriedade |
Tiristor |
Transistor |
|
Camada |
Quatro Camadas |
Três camadas |
|
Terminais |
Ânodo, cátodo e portão |
Emissor, coletor e base |
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Operação sobre tensão e corrente |
Superior |
Menor que tiristor |
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Ligando |
Só é necessário um pulso de portão para ligar |
Fornecimento contínuo necessário da corrente de controle |
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Perda de potência interna |
Menor que transistor |
superior |
VI Características do tiristor ou SCR
O circuito básico para a obtenção das características do Tiristor VI é dado abaixo, o ânodo e o cátodo do Tiristor são conectados à alimentação principal através da carga. A porta e o cátodo do tiristor são alimentados por uma fonte Es, usada para fornecer corrente de porta da porta para o cátodo.
De acordo com o diagrama de características, existem três modos básicos de SCR: modo de bloqueio reverso, modo de bloqueio direto e modo de condução direto.
Modo de bloqueio reverso:
Neste modo, o cátodo é tornado positivo em relação ao ânodo com o interruptor S aberto. A junção J1 e J3 é polarizada reversa e J2 é polarizada direta. Quando a tensão reversa é aplicada no tiristor (deve ser menor que V BR), o dispositivo oferece uma alta impedância na direção reversa. Portanto, o tiristor é tratado como uma chave aberta no modo de bloqueio reverso. V BR é a tensão de ruptura reversa onde ocorre a avalanche, se a tensão exceder V BR pode causar danos ao tiristor.
Modo de bloqueio direto:
Quando o ânodo é positivo em relação ao cátodo, com a chave da porta aberta. Diz-se que o tiristor é polarizado direto, as junções J1 e J3 são polarizadas diretamente e J2 é polarizado reversamente, como você pode ver na figura. Neste modo, uma pequena corrente flui chamada corrente de fuga direta, pois a corrente de fuga direta é pequena e não o suficiente para acionar o SCR. Portanto, o SCR é tratado como uma chave aberta mesmo no modo de bloqueio direto.
Modo de condução para frente:
À medida que a tensão direta é aumentada com o circuito da porta aberto, ocorre uma avalanche na junção J2 e o SCR entra em modo de condução. Podemos LIGAR o SCR a qualquer momento, dando um pulso de porta positivo entre a porta e o cátodo ou por uma tensão de ruptura direta entre o ânodo e o cátodo do tiristor.
Métodos de disparo de SCR ou tiristor
Existem muitos métodos para acionar o SCR, como:
- Acionamento de tensão direta
- Gate Triggering
- acionamento dv / dt
- Disparo de temperatura
- Light Triggering
Acionamento de tensão direta:
Ao aplicar a tensão direta entre o ânodo e o cátodo, mantendo o circuito da porta aberto, a junção J2 sofre polarização reversa. Como resultado, a formação da camada de depleção ocorre em J2. À medida que a tensão direta aumenta, chega-se a um estágio em que a camada de depleção desaparece e J2 apresenta avalanche Breakdown. Conseqüentemente, o tiristor entra em estado de condução. A tensão na qual a avalanche ocorre, chamada de tensão de interrupção direta V BO.
Gate Triggering:
É uma das formas mais comuns, confiáveis e eficientes de ligar o tiristor ou SCR. No disparo da porta, para ligar um SCR, uma tensão positiva é aplicada entre a porta e o cátodo, o que dá origem à corrente da porta e a carga é injetada na camada P interna e ocorre o breakover direto. Quanto maior a corrente da porta, menor a tensão de interrupção direta.
Conforme mostrado na figura, existem três junções em um SCR,. Usando o método de disparo de porta, quando o pulso de porta é aplicado, a junção J2 se quebra, a junção J1 e J2 é polarizada para frente ou o SCR entra no estado de condução. Conseqüentemente, permite que a corrente flua do ânodo ao cátodo.
De acordo com o modelo de dois transistores, quando o ânodo é positivo em relação ao cátodo. A corrente não fluirá do ânodo para o cátodo até que o pino da porta seja acionado. Quando a corrente flui para o pino do gate, ele liga o transistor inferior. Como conduta inferior do transistor, liga o transistor superior. Este é um tipo de feedback positivo interno, portanto, ao fornecer pulso na porta uma vez, fez com que o tiristor permanecesse na condição LIGADO. Quando ambos os transistores são LIGADOS, a corrente começa a conduzir do ânodo ao cátodo. Este estado é conhecido como condução direta e é assim que um transistor “trava” ou permanece permanentemente LIGADO. Para desligar o SCR, você não pode desligá-lo apenas removendo a corrente da porta, neste estado o tiristor fica independente da corrente da porta. Assim, para desligar você deve fazer o circuito de desligamento.
dv / dt Triggering:
Em polarização reversa, a junção J2 adquire a característica de capacitor por causa da presença de carga na junção, o que significa que a junção J2 se comporta como uma capacitância. Se a tensão direta for aplicada repentinamente, uma corrente de carga através da capacitância da junção Cj levará a LIGAR o SCR.
A corrente de carga i C é fornecida por;
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (onde Va é a tensão direta aparece na junção J2) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) como a capacitância da junção é quase constante, dCj / dt é zero, então i C = Cj dVa / dt
Portanto, se a taxa de aumento da tensão direta dVa / dt for alta, a corrente de carga i C seria maior. Aqui, a corrente de carga desempenha o papel da corrente do portão para ligar o SCR, mesmo que o sinal do portão seja zero.
Disparo de temperatura:
Quando o tiristor está no modo de bloqueio direto, a maior parte da tensão aplicada é coletada na junção J2, esta tensão associada a alguma corrente de fuga. O que aumenta a temperatura da junção J2. Assim, com o aumento da temperatura, a camada de depleção diminui e em alguma alta temperatura (dentro do limite seguro), a camada de depleção se quebra e o SCR passa para o estado ON.
Disparo de luz:
Para acionar um SCR com luz, um recesso (ou oco) é feito de camada p interna, conforme mostrado na figura abaixo. O feixe de luz de determinado comprimento de onda é direcionado por fibras ópticas para irradiação. À medida que a intensidade da luz ultrapassa um determinado valor, o SCR liga. Este tipo de SCR é denominado SCR ativado por luz (LASCR). Às vezes, esses SCR são acionados usando a fonte de luz e o sinal de porta em combinação. Alta corrente de porta e menor intensidade de luz necessária para ligar o SCR.
LASCR ou SCR acionado por luz são usados no sistema de transmissão HVDC (High Voltage Direct Current).
