Estructura De SCR

Estructura cristalina del rectificador controlado de silicio (SCR).

El tiristor o SCR (de las siglas en inglés “Silicon Controlled Rectifier”) es un dispositivo electrónico semiconductor de silicio, pertenece a la familia de los diodos PNPN, se comporta como un interruptor o conmutador biestable y es el miembro más conocido de la familia de los tiristores.

El tiristor rectificador controlado de silicio está formado por tres uniones P-N dispuestas de forma alternativa. Se diferencia de un diodo PNPN normal por el hecho de tener aplicado un electrodo denominado compuerta (G) en una de las zonas intermedias, en este caso en la zona P.

La zona N que se encuentra en el extremo del cátodo es más estrecha y está fuertemente dopada. La zona de bloqueo es la más dopada y a la vez la más gruesa o ancha. El símbolo y la estructura se muestran en la siguiente figura.

Si entre ánodo y cátodo se tiene una tensión positiva, las uniones J1 y J3 estarán directamente polarizadas, en cuanto lo que respecta a la unión J2 estará inversamente polarizada. No existirá conducción de corriente hasta que la tensión VAK aumente hasta un valor que provoque la ruptura de la barrera de potencial en J2.

Si hay una tensión VGK positiva, entonces circulará una corriente a través de J3 con portadores negativos circulando del cátodo hacia la compuerta. Por la propia construcción, la capa P donde se conecta la compuerta es suficientemente estrecha para que parte de los electrones que atraviesen J3 tengan energía cinética suficiente para vencer la barrera de potencial existente en J2, siendo entonces atraídos por el ánodo.

De esta forma, en la unión inversamente polarizada, la diferencia de potencial disminuye y se establece una corriente entre ánodo y cátodo, que podrá persistir aún sin la corriente de puerta.

Cuando la tensión VAK es negativa, J1 y J3 quedarán inversamente polarizadas, en cuanto que J2 quedará directamente polarizada. Teniendo en cuenta que la unión J3 está entre dos regiones altamente dopadas, no es capaz de bloquear tensiones elevadas, de modo que cabe a la unión J1 mantener el estado de bloqueo del componente.

Cuando se aplica una corriente de compuerta IG positiva, IC2 e IK aumentarán. Como IC2 = Ib1, T1 conducirá y tendremos Ib2 = IC1 + IG, que aumentará Ic2 y así el dispositivo evolucionará hasta la saturación, aun cuando se elimine la corriente de puerta IG. Tal efecto acumulativo ocurre si las ganancias de los transistores son mayores que 1. El componente se mantendrá en conducción desde que, después del proceso dinámico de entrada en conducción, la corriente del ánodo haya alcanzado un valor superior al límite IL, llamada corriente de enclavamiento.

Para que el SCR deje de conducir es necesario que su corriente caiga por debajo del valor mínimo de mantenimiento (IH), permitiendo que se restablezca la barrera de potencial en J2. Para la conmutación del dispositivo no basta con aplicar una tensión negativa entre ánodo y cátodo. Dicha tensión inversa acelera el proceso de desconexión por romper en los sentidos adecuados los portadores en la estructura cristalina, pero ella sola no garantiza la desconexión.

Debido a las características constructivas del dispositivo, la aplicación de una polarización inversa del terminal de compuerta no permite la conmutación del SCR.

Características corriente-voltaje.

En la siguiente figura podemos ver la característica estática de un SCR. En su estado de apagado o bloqueo, puede bloquear una tensión directa y no conducir corriente. Así, si no hay señal aplicada a la compuerta, permanecerá en bloqueo independientemente del signo de la tensión VAK. El tiristor debe ser disparado o encendido al estado de conducción aplicando un pulso de corriente positiva en el terminal de compuerta, durante un pequeño intervalo de tiempo, posibilitando que pase al estado de bloqueo directo. La caída de tensión directa en el estado de conducción es de un valor pequeño (1-3 volts).

Una vez que

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