Tiristor - Triac
Tiristor (SCR)
O tiristor mais vulgarmente utilizado é também conhecido pela designação de SCR (Retificador de Silício Controlado). O tirístor tem como função principal ligar e desligar circuitos com “grandes” cargas, motores, eletroímanes, aquecedores, etc. Os tirístores trabalham sempre entre dois estados de funcionamento: o corte e a condução, pode por isso afirmar-se que são dispositivos de comutação. É basicamente constituído por quatro camadas de semicondutor, formando uma estrutura p-n-p-n que possui 3 elétrodos (um ânodo, um cátodo e um elétrodo de controle "comando", vulgarmente designado por “gate”). A fig.1 mostra o esquema das junções, a características tensão-corrente e o símbolo utilizado em esquemas elétricos que utilizam o tiristor. O seu funcionamento assemelha-se em alguns aspetos ao de um díodo pelo fato da corrente fluir pelo componente apenas em um sentido, entrando pelo terminal do ânodo e saindo pelo terminal do cátodo.
Polarização Direta
A fig. 1 (b) mostra quem em condições de polarização direta ( ânodo
positivo em relação ao cátodo), o SCR tem dois estados. Para baixos
valores de polarização direta, o SCR apresenta uma alta impedância
bloqueando a passagem de corrente. No entanto, há uma pequena corrente
de fuga através do tiristor. Quando a polarização direta é
progressivamente aumentada, atinge-se um ponto em que a corrente direta
aumenta rapidamente, passando o tiristor ao estado de condução. O valor
da tensão para o qual se dá este fenómeno, e designada por tensão de
ruptura (BREAKOVER).
Quando o SCR se encontra no estado de condução, a corrente direta é
quase exclusivamente limitada pela impedância do circuito externo. Polarização Inversa
Em condições de polarização inversa (ânodo negativo em relação ao cátodo), o tiristor apresenta uma impedância interna muito alta, sendo apenas atravessado por uma corrente inversa de baixo valor. Esta corrente mantém-se num valor muito baixo, e por conseguinte o tiristor fica bloqueado até que se atinja a tensão inversa limite. Neste ponto dá-se um fenómeno idêntico ao efeito zener nos díodos; a corrente aumenta rapidamente, ocorrendo normalmente a destruição do componente. O valor da tensão inversa capaz de destruir o tiristor varia com o tipo de SCR, sendo de uma maneira geral superior em cerca de 100v à tensão de ruptura direta. Em condições de polarização direta, a tensão de ruptura pode ser controlada ou variada pela aplicação de um impulso de corrente ao terminal de comando (GATE), conforme pode ser visualizado na fig.2 . Em função do aumento da amplitude do impulso de controle, a tensão de ruptura direta diminui, até que a curva se aproxima da característica de um rectificador.Em condições normais de operação o tiristor é usado com tensões inferiores à da ruptura direta, sendo a condução comandada por impulsos de controle de amplitude suficiente para assegurar a passagem à condução no instante desejado. Após o tiristor ter sido disparado pelo impulso de controle, a corrente que o atravessa é independente da tensão ou corrente de controle. O SCR manter-se-á no estado de condução até que a corrente através dele seja reduzida ao valor necessário para manter a condução (corrente de manutenção).
A figura 3 mostra detalhes de construção de um tiristor típico.
Caraterísticas técnicas de um tirístor
- IGT: Corrente máxima de disparo na gate;
- VGT: Tensão máxima de disparo na gate;
- VTM: Queda de tensão máxima em condução;
- IH: Corrente de manutenção;
- ITSM: Corrente máxima transitória;
- VDRM: Tensão máxima repetitiva em estado de não condução;
- ITRMS: Corrente eficaz máxima em condução.
Tipos de Tiristores
- (CSMT or MCS) composite static induction thyristor;
- (GTO) gate turn-off thyristor;
- (IGCT) Integrated Gate-Commutated Thyristor;
- (MCT) MOS Controlled Thyristor;
- (SIT, SITh) Static induction thyristor;
- (SCS) Silicon Controlled Switch- É um tirístor semelhante ao SCR, mas com dois terminais de disparo, a gate (ou porta) de cátodo(GK), e a gate (ou porta) de ânodo (Ga), permitindo disparo por impulsos positivos ou negativos, respetivamente. Não é muito comum, sendo geralmente de baixa potência. As iniciais SCS significam interruptor controlado de silício.
Triac
O TRIAC (TRIode for Alternating Current) é um componente formado por dois SCRs (Silicon Controled Rectifier) internos ligados em paralelo, um ao contrário do outro. Tem três terminais:
MT1 (anodo 1)
MT2 (anodo 2)
Gate (G)
No seu funcionamento básico, o triac ao receber uma tensão na GATE, permite condução entre o MT1 e MT2 de Corrente Alternada.
A figura 4 mostra o diagrama da estrutura, a característica tensão-corrente. o triac tal como o SCR possui três terminais, que são designados por terminal principal nº1 (MT1), terminal principal Nº2(MT2) e o terminal de controle ou comando (gate).
Conforme o diagrama da fig. 4 (b) indica, o triac apresenta características idênticas aos do SCR para polarizações nos dois sentidos.
Com polarização direta (terminal Nº2 positivo em relação ao terminal Nº1) ou polarização inversa (terminal Nº2 negativo em relação ao terminal Nº1), o triac apresenta inicialmente um estado bloqueado passando à condução quando se atinge a tensão de ruptura.
Tal como acontece no SCR, a tensão de ruptura pode ser controlada pele aplicação de um impulso positivo ou negativo ao eléctrodo de controle. Conforme a amplitude do impulso aumenta, diminui o valor da tensão de ruptura.
O triac pode ser considerado equivalente a dois SCR ligados em paralelo e orientados em direções opostas.
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