Tiristores Prof Gustavo Fernandes de Lima gustavo limaifrn

Tiristores Prof. Gustavo Fernandes de Lima <gustavo. lima@ifrn. edu. br>

Programa da aula n Introdução n SCR (Retificador Controlado de Silício) n DIAC (Diodo de Corrente Alternada) n TRIAC (Triodo de Corrente Alternada) 2

Introdução n. O tiristor é um dispositivo de quatro camadas e membro da família dos semi-condutores que tem dois estados estáveis de operação: um estado apresenta corrente aproximadamente igual a zero, e o outro tem uma corrente elevada; limitada apenas pela resistência externa. n O tiristor pode ser considerado uma chave unidirecional que substitui, com vantagens, por exemplo, contatores e relés de grande capacidade. 3

Introdução n Tornou-se potências. vantajoso no controle de grandes n Dispositivo leve, pequeno, confiável, de ação rápida; n Pode ser ligado com correntes muito reduzidas; e n Não apresenta problemas de desgaste mecânico porque não possui partes móveis. 4

Introdução n Comparação entre os semicondutores Limites de operação de componentes semicondutores de potência 5

SCR n Introdução n SCR (Silicon Controlled Rectifier) - Retificador Controlado de Silício. n É o tiristor de uso mais difundido. n Possui 3 terminais: anodo e catodo, pelos quais flui a corrente, n E a porta (ou gate) que, a uma injeção de corrente, faz com que se estabeleça a corrente. 6

SCR n Simbologia, camadas e junções Símbolo e Camadas de Semicondutores 7

SCR n Funcionamento n Para entendermos o funcionamento, vamos utilizar o circuito equivalente de 2 transistores. n Aplicando-se uma tensão E [(+) no anodo (A) e (-) no catodo (K)] veremos que o transistor PNP e o NPN não conduzem porque não circula a corrente i 2 e a corrente i 1. 8

SCR n Funcionamento 9

SCR n Funcionamento n Aplicando agora um pulso positivo no gate (G) em relação ao catodo, (o pulso deve ter amplitude maior que 0, 7 V, pois entre G e K existe uma junção PN formando um diodo), vamos fazer circular a corrente i 1 que fará o transistor NPN entrar em condução. Com isso i 2 também irá circular fazendo com que o transistor PNP conduza. 10

SCR n Funcionamento sendo, o pulso no gate não é mais necessário pois o transistor PNP mantém o NPN conduzindo e vice-versa. n Esse estado de condução permanecerá indefinidamente. A única maneira de desligar o SCR é fazer a tensão E (entre anodo e catodo) igual a zero. n Assim, 11

SCR n Características Básicas n São chaves estáticas bi-estáveis, ou seja, trabalham em dois estados: não condução e condução, com a possibilidade de controle. n O uso do silício foi utilizado devido a sua alta capacidade de potência e capacidade de suportar altas temperaturas. n Apresentam alta velocidade de comutação e elevada vida útil. 12

SCR n Exemplos de encapsulamento Tipos de encapsulamento 13

SCR n Curva característica Curva Corrente versus Tensão 14

SCR n Curva n n n característica IL – Latching Current: para entrar em condução o SCR deve conduzir uma corrente suficiente. O SCR não entrará em condução se a Corrente de Gatilho IGK for suprimida antes que a Corrente de nodo IA atinja esse valor; IH - Holding Current: uma vez retirada a corrente de gatilho, a mínima Corrente de nodo IA para manter o SCR em condução é chamada Corrente de Manutenção; VBR – Tensão de Breakdown, é a tensão reversa máxima que o SCR suporta; VBO - Tensão de Breakover, é a tensão direta que faz o SCR conduzir, sem que haja sinal no gate; IAMAX - Máxima corrente de anodo que não danifica o SCR, pode ser 15 dada como valor RMS, médio, de pico ou instantâneo;

SCR n Aplicações n Controles de relés e motores; n Fontes de tensão reguladas; n Choppers (variadores de tensão CC); n Inversores CC-CA; n Carregadores de bateria; n Controle de iluminação 16

SCR n Controle de Iluminação Aplicação do SCR no Controle de Brilho da Lâmpada 17

SCR n Controle de Iluminação (de 0 a 100%) Circuito para o Controle de Brilho da Lâmpada 18

SCR n Controle de Iluminação (de 0 a 50%) Circuito para o Controle Parcial de Brilho da Lâmpada https: //encryptedtbn 3. gstatic. com/images? q=tbn: ANd 9 Gc. Qy 1_8 Pay. LAZx. HIq. Be. X 5 t. Kyq. Lamjv 9 zj_li. I 66 jmz. Lq. Qs. Io. U 3 y. O 19

SCR n Controle de Iluminação (de 0 a 50%) Circuito para o Controle Parcial de Brilho da Lâmpada 20

SCR n Controle de Iluminação (de 0 a 50%) Vídeo do Circuito para o Controle Parcial de Brilho da Lâmpada https: //www. youtube. com/watch? v=l. RDY 5 QUk. L_w 21

SCR n Controle de Iluminação (de 0 a 50%) Vrms= 75. 6895 V Vrms = 57. 9695 V Formas de Onda Vrms = 44. 9495 V 22

DIAC n Introdução n DIAC: Diodo de Corrente Alternada; n Possui três camadas semicondutoras, como ocorre no transistor bipolar; n Porém se diferencia do transistor devido ao fato de que as concentrações de dopagem em volta das duas junções devem ser iguais; 23

DIAC n Simbologia, Camadas e Componente Símbolo, Camadas Semicondutoras e Componente Comercial DIAC 24

DIAC n Características Básicas n Suporta elevados picos de corrente n Apresenta tensão de avalanche especificada (VB) n É usado nos circuitos de disparo dos TRIAC. n Como um DIAC é um gatilho bidirecional, seus terminais são marcados como A 1 ou MT 1 e A 2 ou MT 2. 25

DIAC n Curva Característica 26

DIAC n Funcionamento n. O DIAC conduz quando a tensão em seus terminais excede o valor de Breakover (VBO) em qualquer sentido; n Após o início da condução a tensão passa de um valor VBO para um valor inferior VH, que se mantém enquanto o DIAC conduz; n Após conduzir a única forma de levá-lo ao corte é por meio de uma redução de corrente, reduzindo-a abaixo de um valor especificado; 27

TRIAC n Introdução n TRIAC: Triodo de Corrente Alternada; n O TRIAC desempenha a função de 2 SCRs numa operação de onda completa; n O disparo pode ser feito tanto com pulso positivo quanto negativo. 28

TRIAC n Introdução n. O TRIAC proporciona maior simplicidade e eficiência, no controle de potência de onda completa. n O TRIAC também pode ser entendido como um DIAC no qual foi adicionado um terminal de controle permitindo disparar o dispositivo com diferentes valores de tensão. 29

TRIAC n Simbologia, Símbolo Equivalente e Componente Estrutura Equivalente com 2 SCRs Componente 30

TRIAC n Curva Característica 31

TRIAC n Aplicação n Revisão - Relé Eletromecânico 32

TRIAC n Aplicação n Relé de Estado Sólido http: //www. cuin. com. br/2012/08/rele-de-estado-solido-para-arduino-open 33 hardware/

TRIAC n Relé de Estado Sólido Vídeo do Circuito do Relé com Triac https: //www. youtube. com/watch? v=RRCm. F 628 Hf 0 34

TRIAC n Aplicação n Controle de Iluminação (Dimmer Analógico) www. feiradeciencias. com. br 35

TRIAC n Aplicação n Controle de Iluminação (Dimmer Digital) http: //i. stack. imgur. com/BGMTp. jpg 36

TRIAC n Controle de Iluminação (Dimmer Digital) Circuito para o Controle do Brilho da Lâmpada 37

TRIAC n Controle de Iluminação (Dimmer Digital) Vídeo do Circuito para o Controle do Brilho da Lâmpada https: //www. youtube. com/watch? v=5 YWZ-c. Rxhy 0 38

TRIAC n Controle 212. 6850 V de Iluminação (Dimmer Digital) 205. 6945 V 161. 5899 V 81. 0535 V Formas de Onda 39

TRIAC n Controle n Cálculo de Iluminação (Dimmer Digital) do Vrms de forma discreta 40

TRIAC n Cálculo do Vrms de forma discreta (passo-a-passo) 41

TRIAC n Cálculo do Vrms de forma discreta (passo-a-passo) 42

TRIAC n Cálculo do Vrms de forma discreta (passo-a-passo) 43

Fim OBRIGADO <gustavo. lima@ifrn. edu. br> 44