Generalmente, usamos muchos componentes eléctricos y electrónicos en el diseño de proyectos de electrónica y circuitos generales. Estos componentes básicos incluyen resistencias, transistores, condensadores, diodos, inductores, LED, tiristores o rectificadores controlados por silicio, circuitos integrados, etc. Consideremos los rectificadores que se clasifican en dos tipos tales como rectificadores no controlados (diodos) y rectificadores controlados (tiristores). En realidad, muchos estudiantes de ingeniería y aficionados a la electrónica desean conocer los conceptos básicos sobre componentes eléctricos y electrónicos. Pero, aquí en este artículo, analicemos en detalle los conceptos básicos y características del tutorial de tiristores o rectificadores controlados por silicio.
Rectificador controlado por silicio
El rectificador controlado por tiristor o silicio es un dispositivo semiconductor multicapa y es similar al transistor. Rectificador controlado por silicio consta de tres terminales (ánodo, cátodo y puerta) a diferencia del rectificador de dos terminales de diodo (ánodo y cátodo). Los diodos se denominan rectificadores no controlados ya que conducen (durante la condición de polarización directa sin ningún control) siempre que el voltaje del ánodo del diodo es mayor que el voltaje del cátodo.
Diodo y tiristor
Pero, los rectificadores controlados por silicio no conducen a pesar de que el voltaje del ánodo es mayor que el voltaje del cátodo, a menos que se active el terminal de puerta (tercer terminal). Por lo tanto, al proporcionar el pulso de activación al terminal de la puerta, podemos controlar el funcionamiento (encendido o apagado) del tiristor. Por lo tanto, el tiristor también se denomina rectificador controlado o rectificador controlado de silicio.
Conceptos básicos del rectificador controlado por silicio
A diferencia de dos capas (P-N) en el diodo y tres capas (P-N-P o N-P-N) en los transistores, el rectificador controlado por silicio consta de cuatro capas (P-N-P-N) con tres Uniones P-N que están conectados en serie. El rectificador o tiristor controlado por silicio está representado por el símbolo como se muestra en la figura.
Rectificador controlado por silicio
El rectificador controlado por silicio también es un dispositivo unidireccional, ya que conduce solo en una dirección. Al disparar adecuadamente, el tiristor se puede usar como un interruptor de circuito abierto y también como un diodo rectificador. Sin embargo, el tiristor no se puede usar como amplificador y solo se puede usar para la operación de conmutación controlada con el pulso de activación del terminal de puerta.
El tiristor se puede fabricar utilizando una variedad de materiales como silicio, carburo de silicio, arseniuro de galio, nitruro de galio, etc. Pero, la buena conductividad térmica, la capacidad de alta corriente, la capacidad de alto voltaje, el procesamiento económico del silicio lo han hecho preferible en comparación con otros materiales para fabricar tiristores, por lo que también se denominan rectificadores controlados por silicio.
Funcionamiento del rectificador controlado por silicio
El funcionamiento del tiristor puede entenderse considerando los modos de funcionamiento de tres estados del rectificador controlado por silicio. Los tres modos de funcionamiento del tiristor son los siguientes:
- Modo de bloqueo inverso
- Modo de bloqueo hacia adelante
- Modo de conducción hacia adelante
Modo de bloqueo inverso
Si invertimos las conexiones de ánodo y cátodo de los tiristores, entonces los diodos superior e inferior tienen polarización inversa. Por lo tanto, no hay camino de conducción, por lo que no fluirá corriente. Por lo tanto, se denomina modo de bloqueo inverso.
Modo de bloqueo hacia adelante
En general, sin ningún pulso de activación al terminal de la puerta, el rectificador controlado por silicio permanece apagado, lo que indica que no hay flujo de corriente en la dirección de avance (del ánodo al cátodo). Esto se debe a que conectamos dos diodos (ambos diodos superior e inferior están polarizados hacia adelante) juntos para formar un tiristor. Pero, la unión entre estos dos diodos tiene polarización inversa, lo que elimina la flujo de corriente de arriba a abajo. Por tanto, este estado se denomina modo de bloqueo directo. En este modo, aunque el tiristor tiene una condición similar a la de un diodo polarizado directo convencional, no conducirá ya que el terminal de la puerta no se activa.
Modo de conducción hacia adelante
En este modo de conducción directa, el el voltaje del ánodo debe ser mayor que el voltaje del cátodo y la puerta del tercer terminal debe activarse de manera adecuada para la conducción del tiristor. Esto se debe a que, siempre que se activa el terminal de la puerta, el transistor inferior conducirá qué conmutadores en el transistor superior y luego el transistor superior conmuta en el transistor inferior y, por lo tanto, los transistores se activan entre sí. Este proceso de retroalimentación positiva interna de ambos transistores se repite hasta que ambos se activan por completo y luego la corriente pasará de ánodo a cátodo. Por lo tanto, este modo de funcionamiento del rectificador controlado por silicio se denomina modo de conducción directa.
Características del rectificador controlado por silicio
Características del rectificador controlado por silicio
La figura muestra las características del rectificador controlado por silicio y también representa el funcionamiento del tiristor en tres modos diferentes, como el modo de bloqueo inverso, el modo de bloqueo directo y el modo de conducción directa. los Características V-I del tiristor también representan la tensión de bloqueo inverso, la tensión de bloqueo directo, la tensión de ruptura inversa, la corriente de retención, la tensión de ruptura, etc., como se muestra en la figura.
Aplicaciones de rectificador controlado por silicio
La aplicación de rectificador controlado de silicio se utiliza en los circuitos que se ocupan de grandes corrientes y voltajes como sistema de energía eléctrica circuitos con más de 1 kV o más de 100 A de corriente.
Los tiristores se utilizan especialmente para reducir la pérdida de potencia interna en el circuito. Los rectificadores controlados por silicio se pueden usar para controlar la potencia en el circuito sin pérdidas usando el control de encendido y apagado de los tiristores.
Los rectificadores controlados por silicio también se utilizan para fines de rectificación, es decir, desde corriente alterna a corriente continua . Normalmente, los tiristores se utilizan en Convertidores de CA a CA (cicloconvertidores) que es la aplicación más común del rectificador controlado por silicio.
Aplicación práctica del rectificador controlado por silicio
Cicloconvertidor basado en SCR de Edgefxkits.com
los Cicloconvertidor basado en SCR es la aplicación práctica del rectificador controlado por silicio en el que la velocidad del motor de inducción monofásico se controla en tres pasos. Los motores de inducción son máquinas de velocidad constante y se utilizan con frecuencia en varias aplicaciones, como lavadoras, bombas de agua, etc. Estas aplicaciones requieren diferentes velocidades del motor que se pueden lograr utilizando esta técnica basada en SCR.
Diagrama de bloques de cicloconvertidor basado en SCR de Edgefxkits.com
El cicloconvertidor basado en tiristores se utiliza para controlar la velocidad del motor de inducción en pasos. En este proyecto, un par de interruptores se interconecta con el microcontrolador 8051 y estos se utilizan para seleccionar la velocidad deseada (F, F / 2 y F / 3) del motor. Basado en el estado de los interruptores, el microcontrolador entrega los pulsos de activación a los rectificadores controlados por silicio de puente dual. Por lo tanto, la velocidad del motor de inducción se controla en tres pasos según el requisito.
Quieres diseñar proyectos de electrónica basado en rectificadores controlados por silicio? Luego, publique sus ideas en la sección de comentarios a continuación para obtener nuestra asistencia técnica en el diseño de sus proyectos de ingeniería.
