El SCR (Silicon Controlled Rectifier) es un componente electrónico de estado sólido formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN. Funciona como un interruptor controlado que permite el paso de corriente en un solo sentido cuando se aplica una señal de control a su puerta. Se utiliza en aplicaciones como controles de motores, iluminación y protección. El SCR puede conmutar entre un estado de conducción con baja resistencia y un estado de corte con alta resistencia dependiendo de la señal de puerta.

1. TIRISTORES SCR
RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO
El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un
componente electrónico de estado sólido (sin partes móviles) de 3 terminales: ánodo (A),
cátodo (K) y un electrodo de control denominado puerta (G, gate), asi como los diodos
semiconductores de silicio, los SCR se construyen uniendo materiales semiconductores
tipo-p, y semiconductores tipo-n en uniones pn con la disposición pnpn. La conducción
entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. El rectificador controlado
de silicio es un dispositivo unidireccional (es decir, que deja circular la corriente
eléctrica en un solo sentido: desde A hacia K como un diodo rectificador semiconductor),
pero además del estado ON (conduciendo) del diodo común, tiene un segundo estado
estable: OFF (cortado, sin conducir). Si el voltaje VGK entre G y K es el adecuado,
conduce desde A hacia K. El SCR es un dispositivo de conmutación de estado sólido en
DC y en AC respectivamente. Es decir, son como interruptores (switches) pero rápidos,
silenciosos, sin partes móviles, sin contactos electromecánicos y que pueden controlarse
electrónicamente.

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RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO
El SCR es uno de los varios dispositivos semiconductores capaces de reaccionar como
rápidos interruptores para conmutar corrientes de gran intensidad. El nombre que se le asigna
a estos dispositivos es de tiristores. Estos componentes se utilizan en circuitos como por
ejemplo controles de velocidad de motores o de intensidad de iluminación de ampolletas
(dimmers), para activar sistemas de protección, o en convertidores de voltaje para viajes,
cargador de baterías, magnetizadores de imanes, relays de estado sólido (SSR), controles de
temperatura de hornos, etc. El tamaño de un SCR puede ser relativamente pequeño o grande,
ya que como en el caso de los transistores, el encapsulado (que es lo que vemos desde fuera)
varía según la potencia que deben disipar y la corriente máxima de trabajo.

3. TIRISTORES SCR
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ESTRUCTURA INTERNA
El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el ánodo es positivo en relación al cátodo
no circulará la corriente hasta que una corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el
diodo se enciende y no se apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de
allí el nombre rectificador controlado. Es un tipo de semiconductor formado por cuatro capas
de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP se puede considerar como dos
transistores interconectados y de doble juntura, uno PNP y el otro NPN. Normalmente el SCR
se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña
corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en
polarización directa si no existe corriente en la compuerta el tiristor no conduce. Lo que
sucede después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea
que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios. Si se disminuye
lentamente el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una
cantidad de corriente menor a la llamada "corriente de mantenimiento o de retención", lo
que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con
respecto a tierra) no sea cero.

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POLARIZACION
El SCR tiene dos estados:
1- Estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja.
2- Estado de corte, donde la resistencia es muy elevada.
El funcionamiento del SCR se puede entender como un circuito simple formado por dos
transistores bipolares

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FUNCION COMO MODELO DE TRANSISTORES
(a) Cuando a un transistor bipolar pnp se le aplica un voltaje VBE suficientemente negativo
de base (B) a emisor (E) (menor que -0.6 V), o cuando a un transistor bipolar npn se le aplica
un voltaje VBE suficientemente positivo de B a E (mayor que 0.6 V), el transistor se satura
(desde Emisor a Colector en el pnp, y desde C hacia E en el npn).
(b) Un transistor bipolar amplifica la corriente de base IB aproximadamente en un parámetro
B ("beta del transistor"), es decir, la corriente de colector es aproximadamente IC = B IB.
Pero
el
parámetro
beta
depende
de
la
corriente
IC.
(c) Inicialmente no hay conducción (IA = 0 A, tiristor abierto, OFF).
(d) Cuando se aplica un voltaje de G a K suficientemente positivo, una corriente de puerta IG
dispara
al
tiristor,
comenzando
la
conducción
desde
A
hacia
K.
(e) Después del disparo, cuando IG = 0 A, la corriente de ánodo IA del tiristor visto como 2
transistores, resulta aproximadamente igual a IA = B1 (B2+1) IB1. Del análisis del circuito,
se ve que durante la conducción las corrientes se ajustan para que B1 B2 = 1.
(f) Mientras haya voltaje VAK desde A hacia K suficientemente positivo, seguirá existiendo
corriente IA (aunque IG = 0 A), ya que la corriente de colector del Q2 mantiene alimentada la
base del Q1. Un SCR comienza a conducir desde A hacia K, por la señal que hubo en G.

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LA CORRIENTE DE MANTENIMIENTO
Para mantener un tiristor en estado conductor es necesario que exista una corriente mínima
que mantenga la conducción del SCR; en caso contrario, pasará al estado “bloqueado”, Esta
corriente, IH, es la corriente mantenimiento. Para una aplicación dada, es necesario elegir un
tiristor cuya corriente de mantenimiento sea inferior al valor mínimo de la corriente
alcanzada en el circuito, ya corregida con las posibles variaciones debidas a la temperatura.
La corriente de mantenimiento varía con:
· La sensibilidad de los semiconductores. Para tiristores de baja potencia (Ic < 60 A), la
corriente IH está relacionada con la variación del valor de la corriente de disparo IGT.
· La temperatura de la unión. El valor de la corriente IH está físicamente relacionado con el
de la corriente de disparo IGT.
· El valor de la resistencia exterior puerta-cátodo. El usuario puede ser inducido a colocar
entre la puerta y el cátodo una resistencia para mejorar su mantenimiento de tensión en
caliente (derivación de las corrientes de fuga) o bien para que forme parte de la corriente de
disparo.

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LA CORRIENTE DE ENGANCHE
La corriente de enganche de un tiristor IL es el valor mínimo de la corriente principal
(corriente que circula entre el ánodo y el cátodo) que permite a este serniconductor
permanecer en estado conductor después de la desaparición de la corriente de control. Varía
en
función
de
un
cierto
número
de
factores,
que
son:
- La sensibilidad del semiconductor y el sentido de conducción. Para SCR de baja
potencia, la corriente de enganche se relacionada con el valor de la corriente de disparo IGT.
- El valor de la corriente de mantenimiento. El valor de esta corriente está relacionado con
el valor de la corriente de enganche IL siempre superior al valor de la corriente de
mantenimiento IH. La relación IL/IH variará según la sensibilidad del semiconductor.
- La temperatura de unión. El valor de la corriente de enganche IL está relacionado
físicamente
con
el
de
la
corriente
de
puerta
IGT.
- La resistencia exterior puerta-cátodo. Esta resistencia influye en el valor de la corriente
de enganche en virtud de la sensibilidad del semiconductor. En ciertas aplicaciones, el
diseñador estará interesado en definir un circuito de control de alta impedancia (1000
ohmios). En el caso de SCR estándar, el valor de esta resistencia no posee una influencia
importante, con la condición no obstante de que su valor no sea demasiado bajo (RGC > 20
ohmios).

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CURVA CARACTERISTICA

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EL SALVADOR, C.A.