SCR - IMMAGINE

La sigla SCR significa in inglese:”Silicon Controlled Rectifier”,ovvero diodo al silicio controllato.Questi componenti sono stati poi denominati internazionalmente Thirystor ovvero Tiristore initaliano. L’SCR è costituito da tre terminali denominati rispettivamente Anodo, Catodo e Gate(FIG.1). Quest’ultimo terminale costituisce per l’appunto l’elemento di controllo del diodo o porta

simbolo elettrico

Il funzionamento dell’SCR e la sua struttura interna

Passando alla struttura e poi al funzionamento di questo componente, esso risulta costituito da quattro strati di semiconduttore, di cui due con drogaggio di tipo P e due con drogaggio N.

La sua struttura interna è associata a due transistor come indicato in Fig.3 che agiscono neleguente modo: Applicando tra i terminali A e K una tensione continua come in figura 3, l’SCR inassenza di impulso sul gate, rimane disinnescato in quanto T2 rimane interdetto. Fornendo unimpulso al gate, T2 entra in conduzione ed avendo il proprio collettore sulla base del PNP T1 pone asua volta in conduzione questo transistor .Tramite quindi l’impulso sul gate, è possibile controllarel’innesco dell’SCR.

Funzionamento SCR

Facendo sempre riferimento alla figura 3, Ib1 coincide con

IC2.Ib1=Ic2=HFE2 *Ib2

Nel transistor T1 la Ic1 vale:Ic1=HFE1*Ib1 ma sostituendo in questa formula Ib1:Ic1=HFE1*HFE2*Ib2

Questa corrente ,tramite il collegamento reazionato tra i due transistor,fa si che T2 rimanga sempre in conduzione senza la necessità della costante polarizzazione del gate.

Questo funzionamento è valido quando l’SCR lavora in corrente continua. In corrente alternata visto che la sinusoide passaper lo zero,i due transistor tornerebbero interdetti se il gate non rimanesse permanentemente polarizzato.

In Fig. 4 è rappresentata la curva tensione corrente del tiristore. Nel normalefunzionamento al tiristore viene fornita una tensione diretta inferiore a quella nominale delcomponente prima che intervenga il fenomeno a valanga.Quando la polarizzazione del gate consentel’innesco del tiristore, la porta stessa non influisce più sullo stato del tiristore.

Per portare l’SCR dinuovo in interdizione, è necessario porta-re la corrente diretta al disotto del valore di mantenimento.Nel grafico di fig. 4 i termini a,b,c,d,e indicano le curve ovvero il comportamento dell’SCR infunzione della tensione ad esso applicata.

Curva in tensione e in corrente

Il comportamento dell’SCR alimentato in corrente continua.

In Fig.4A è rappresentato il comportamento dell’SCR quando questo risulta alimentato agli elettrodi di potenza Ae K, in corrente continua. Premendo il pulsante P1 si consente l’ innesco del tiristore e quindi l’accensione della lampada. L’ SCR può tornare nella condizione di spento solo aprendol’interruttore S1. In effetti in corrente continua la struttura interna del tiristore ( i due transistordescritti in Fig. 3), fa si che il com-ponente si autoritenga innescato tramite la corrente dimantenimento e solo con l’interruzione di questa si ottiene il dsinnesco del tiristore

Scr polarizzato

Questo permette l’innesco del tiristore. In Fig. 4B e 4C è rappresentata rispettivamente lapolarizzazione inversa del gate e poi della giunzione A – K. In entrambe non risulta possibile laconduzione dell’SCR. In Fig.4B non risulta possibile l’innesco del tiristore in quanto per l’accensionedel componente il gate deve essere polarizzato direttamente. In Fig .4C la connessione non permettel’innesco dell’SCR in quanto la giunzione A-K comportandosi come quella di un normale diodo nonpuò entrare in conduzione.

SCR polarizato inversamente
e-mobility

Il comportamento dell’SCR alimentato in corrente alternata agli elettrodi A-K

n Fig. 4D l’SCR risulta polarizzato agli elettrodi di potenza A-K da una tensione alternata, mentrepolarizzato al gate in corrente continua. Come un normale diodo l’SCR condurrà attraverso lagiunzione A-K solo durante i semiperiodi positivi della sinusoide, rimanendo interdetto durante quelli negativi.

Questo fa si che alla lampada giunga la metà della tensione di alimentazione.In questocircuito il tiristore, può accendersi solo premendo P1, disinnescandosi all’apertura del pulsante.Questo perché la sinusoide passando per lo zero, priva il componente della corrente dimantenimento utile per lasciarlo innescato.

SCR polarizzato al gate

Affinché la lampada possa accendersi pienamente a 12V è necessario associare all’SCR un ponte adiodi come indicato in figura 4E.

Questa connessione consente al tiristore di essere attraversato dauna tensione raddrizzata pulsante permettendo al componente di rimanere innescato per tutto ilperiodo della sinusoide. La tensione alternata applicata ad un terminale del ponte può fluire tramitel’altro verso la lampada lasciandola alimentata al valore di 12V. Premendo P1 la lampada puòaccendersi. Portando il pulsante di nuovo a riposo questa si spegne.

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Redazione Fare Elettronica