Il termine SCR sta per silicon controlled rectifier che è uno dei membri più importanti della famiglia dei tiristori. È più popolare degli altri tiristori come TRIAC, SCS, DIAC, ecc. che alcune persone usano anche le parole Tiristore e SCR in modo intercambiabile. Quindi la prossima volta quando qualcuno dice solo “Tiristore” in generale, allora si riferiscono all’SCR.,

Gli SCR sono costruiti in silicio e sono più comunemente usati per convertire la corrente CA in corrente continua (rettifica), da cui il nome raddrizzatore controllato al silicio. Sono utilizzati anche in altre applicazioni come regolazione della potenza, inversione, ecc. Gli SCR hanno la capacità di gestire un alto valore di corrente e tensione, quindi sono utilizzati nella maggior parte delle applicazioni industriali.

Simbolo SCR

Il simbolo dell’SCR sarà simile a quello del diodo, inoltre; ha un terminale di gate come mostrato di seguito., L’SCR è un dispositivo unidirezionale che consente alla corrente di fluire in una direzione e si oppone in un’altra direzione. SCR ha tre terminali vale a dire Anodo (A), Catodo (K) e gate (G), può essere acceso o spento controllando le condizioni di polarizzazione o l’ingresso gate.

Ancora una volta il simbolo del tiristore e il simbolo SCR sono gli stessi. Ora che sappiamo come un SCR / tiristore può essere rappresentato in uno schema elettrico, diamo un’occhiata alla costruzione SCR e lavorando per capire di più su di esso.,

Costruzione di SCR

L’SCR è un dispositivo a semiconduttore a quattro strati che forma la struttura NPNP o PNPN, che alla fine forma tre giunzioni J1, J2 e J3. Tra i tre terminali dell’SCR, l’anodo è un elettrodo positivo, sarà sullo strato P e il catodo è un elettrodo negativo, sarà sullo strato N dell’SCR, il cancello funge da terminale di controllo dell’SCR. L’immagine di costruzione SCR è mostrata di seguito.,

Gli strati P e N esterni in cui sono posizionati i due elettrodi saranno fortemente drogati e gli strati P e N centrali saranno leggermente drogati, il terminale di gate sarà collegato allo strato P nel mezzo. Gli SCR sono costruiti con tre diversi tipi, tipo planare, tipo Mesa e tipo Press pack.

Come funziona SCR

Per comprendere il principio di funzionamento SCR dobbiamo esaminare i diversi modi in cui può funzionare., A seconda della polarità della tensione applicata e dell’impulso di gate dato all’SCR, può funzionare in tre diverse modalità come

• Modalità di blocco in avanti
• Modalità di conduzione in avanti
• Modalità di blocco inverso

Ora, capiamo il tiristore funzionante dando un’occhiata a ciascuna delle modalità operative con il suo schema circuitale.,

Modalità di blocco in avanti

In questa modalità di funzionamento, la tensione positiva viene applicata all’anodo e la tensione negativa applicata al catodo, non ci sarà alcun impulso applicato al cancello, sarà mantenuto nello stato aperto. Una volta applicata la tensione, le giunzioni J1 e J3 saranno polarizzate in avanti e la giunzione J2 sarà polarizzata in retromarcia. Poiché J2 è polarizzato al contrario, la larghezza della regione di esaurimento aumenta e agisce come un ostacolo per la conduzione, quindi solo una piccola quantità di corrente fluirà da J1 a J3.,

Quando la tensione applicata all’SCR viene aumentata e se raggiunge la tensione di rottura dell’SCR, la giunzione J2 si esaurisce a causa della rottura della valanga. Una volta che si verifica la rottura della valanga, la corrente inizierà a fluire attraverso l’SCR. In questa modalità di funzionamento, l’SCR è prevenuto in avanti, ma non ci sarà alcun flusso di corrente.

Modalità di conduzione diretta

La modalità di conduzione diretta è l’unica modalità in cui l’SCR sarà in stato ON e condurrà., Possiamo effettuare la condotta SCR in due modi diversi, uno possiamo aumentare la tensione di polarizzazione in avanti applicata oltre la tensione di rottura oppure possiamo applicare una tensione positiva al terminale del gate.

Quando aumentiamo la tensione di polarizzazione diretta applicata tra anodo e catodo, la giunzione J2 si esaurirà a causa della rottura della valanga e l’SCR inizierà a condurre. Non siamo in grado di farlo per tutte le applicazioni e questo metodo di attivazione dell’SCR alla fine ridurrà la durata dell’SCR.,

Se si desidera utilizzare l’SCR per applicazioni a bassa tensione, è possibile applicare una tensione positiva al gate dell’SCR. La tensione positiva applicata aiuterà l’SCR a passare allo stato di conduzione. Durante questa modalità di funzionamento, l’SCR opererà in bias in avanti e la corrente lo attraverserà.

Modalità di blocco inversa

Nella modalità di blocco inversa, la tensione positiva viene applicata al catodo (-) e la tensione negativa viene data all’anodo (+), non ci sarà alcun impulso dato al cancello, verrà mantenuto come un circuito aperto., Durante questa modalità di funzionamento le giunzioni J1 e J3 saranno polarizzate in senso inverso e la giunzione J2 sarà polarizzata in avanti. Poiché le giunzioni J1 e J3 sono invertite, non ci sarà alcuna corrente che fluisce attraverso l’SCR. Anche se ci sarà una piccola corrente di dispersione che scorre a causa dei portatori di carica di deriva nella giunzione J2 prevenuta in avanti, non è sufficiente accendere l’SCR.,

VI Caratteristiche di SCR

VI caratteristiche del SCR sono ottenuti operativo SCR in tre diverse regioni, in particolare in avanti il blocco regione, conduzione diretta regione e di blocco inversa regione

Quando il SCR è operativo in retromarcia modalità di blocco, non ci saranno piccola dispersione di corrente che scorre in senso inverso di SCR che è indicata come l’inversione della corrente di dispersione nel grafico, l’inversione della corrente di dispersione a trovarsi in negativo quadranti del grafico.,

Ora se si applica la tensione positiva all’anodo e la tensione negativa al catodo, l’SCR inizierà a funzionare nella modalità di blocco in avanti e una piccola corrente di dispersione fluirà attraverso l’SCR nella direzione positiva, quindi la curva inizia a salire a un certo livello nei quadranti positivi del grafico che è menzionato come corrente di dispersione in avanti.

Una volta che il grafico raggiunge un certo livello di tensione chiamato tensione di rottura o se la corrente di gate Ig viene applicata all’SCR, l’SCR passa alla modalità di conduzione e un’elevata quantità di corrente inizia a fluire attraverso l’SCR., Il flusso di corrente è rappresentato come la conduzione in avanti nella curva VI. La corrente di gate applicata è indicata come Ig1, Ig2 e Ig3, maggiore è la corrente di gate applicata più velocemente l’SCR va allo stato di conduzione come Ig3> Ig2> Ig1.

Applicazioni SCR

Dai circuiti del convertitore ai circuiti di controllo, gli SCR sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni. Non è possibile discutere tutte le applicazioni a tiristori, ma fondamentalmente, sono utilizzati per controllare la corrente o la tensione attraverso un dispositivo., Ad esempio, consideriamo un esempio in cui gli SCR vengono utilizzati per controllare la velocità di un motore.

Lo schema circuitale sopra riportato di SCR mostra la disposizione per il controllo della velocità di un motore a corrente continua utilizzando l’SCR. Il motore avrà due avvolgimenti, ovvero avvolgimento di campo e avvolgimento di armatura. Controllando la corrente data all’avvolgimento dell’armatura possiamo controllare la velocità del motore a corrente continua. L’avvolgimento dell’armatura del motore è collegato a un’alimentazione CA tramite un trasformatore e due SCR collegati in parallelo tra loro.,

Durante il mezzo ciclo positivo dell’alimentazione CA, lo SCR1 è prevenuto in avanti e inizia a condurre se viene applicato l’impulso del gate, la corrente all’avvolgimento dell’armatura fluirà attraverso lo SCR1. Allo stesso modo, durante il mezzo ciclo negativo dell’alimentazione CA, lo SCR2 è polarizzato in avanti e lo SCR1 sarà polarizzato in senso inverso e quindi lo SCR1 va allo stato OFF, quando l’impulso di gate viene applicato a SCR2 inizia a condurre. Variando l’impulso di innesco dato alle porte dei rispettivi SCR saremo in grado di controllare l’ingresso dato al motore DC quindi controlla la velocità del motore.,

Diversi tipi di SCR e pacchetti

Esistono molti tipi di SCR in base alle specifiche e all’applicazione. Abbiamo già discusso dei popolari SCR come BT151, 2P4M, TYN608, ecc. Gli SCR sono disponibili in diversi tipi di pacchetti che possono essere utilizzati per diversi tipi di applicazioni. Gli SCR sono disponibili nei seguenti pacchetti

Plastica discreta: Il pacchetto di plastica discreta è un tipo comunemente noto di SCR che ha tre pin collegati a un materiale semiconduttore coperto di plastica., Questi SCR sono di tipo planare e sono il tipo più economico di SCR rispetto ad altri pacchetti. Sono disponibili fino a 25A e 1000V applicazioni, possono essere facilmente montati su qualsiasi tipo di circuito con un gran numero di altri componenti.

Modulo in plastica: Il modulo in plastica condivide le caratteristiche simili del pacchetto di plastica discreto, contiene anche più di un dispositivo e disponibile nell’intervallo di corrente fino a 100A. L’utilizzo di questi moduli darà un circuito una migliore finitura perché possono essere montati alle schede con bullonatura del dissipatore di calore al circuito stampato.,

Stud Base: Il dispositivo di base stud avrà una base avvitata, condivide il doppio vantaggio di bassa resistenza termica e facilità di montaggio. Sono disponibili tra l’intervallo di corrente da 5 a 150 A e una gamma completa di tensione. L’unico svantaggio che possiede è che non può essere facilmente isolato dal dissipatore di calore

Base piatta: La base piatta condivide le stesse caratteristiche della base del perno SCR, il vantaggio aggiuntivo è che vengono isolati dal dissipatore da un sottile strato di isolamento. Sono disponibili nell’intervallo di corrente compreso tra 10 e 400A.,

Press Pack: Il press pack SCRs sono utilizzati per applicazioni ad alta corrente di 200A o superiore e applicazioni con tensione superiore a 1200V. La struttura SCR e gli elettrodi sono imballati all’interno di un involucro ceramico che fornisce l’isolamento richiesto tra l’anodo e il catodo. Sia la superficie è fissata al dissipatore di calore; quindi offrono una migliore resistenza di contatto elettrico e resistenza termica minima.