RECTIFICADORES CONTROLADOS POR SILICIO

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República Bolivariana de Venezuela 
Ministerio del Poder Popular para la Educación 
Universidad Politécnica de Valencia 
Valencia edo. Carabobo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECTIFICADORES CONTROLADOS POR SILICIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alumna: 
Profesora: Norbelia Heras 
Kenia Hernández 
 
INTRODUCCIÓN 
Es un dispositivo electrónico de control que se utiliza para controlar voltajes de corriente 
alterna dentro de un ciclo. Podemos decir que es un interruptor unidireccional que se 
cierra con un pulso de corriente de puerta (disparo) y se abre cuando la corriente pasa por 
cero. Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo 
durante los semiciclos positivos de la fuente de CA. El semiciclo positivo es el semiciclo en 
que el ánodo del SCR es mas positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR no puede 
estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad 
de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarización 
inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga. El interruptor controlado de 
silicio (SCS).Estos tipos de tiristores comparten ciertas características además de su 
construcción de cuatro capas. Actúan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto 
voltaje nominal hasta que son disparados. Cuando son disparados, se encienden y se 
convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen así, incluso 
después de que desaparece el disparo, hasta que la corriente se reduce a un cierto nivel o 
hasta que son apagados, según el tipo de dispositivo. Se pueden utilizar tiristores para 
controlar la cantidad de potencia de CA entregada a una carga y se utilizan en variadores 
de intensidad luminosa de lámparas, controles de velocidad de motores eléctricos, 
sistemas de encendido y circuitos de carga, por mencionar algunas de sus aplicaciones 
 
RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO 
 
 
Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres 
terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. 
La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal 
de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es 
único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. 
Los rectificadores controlados de silicio SCR se emplea como 
dispositivo de control. El rectificador controlado de silicio SCR, es un 
semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, 
y en otro está en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y 
conducción directa). El objetivo del rectificador controlado de silicio 
SCR es retardar la entrada en conducción del mismo, ya que como se sabe, un rectificador 
controlado de silicio SCR se hace conductor no sólo cuando la tensión en sus bornes se 
hace positiva (tensión de ánodo mayor que tensión de cátodo), sino cuando siendo esta 
tensión positiva, se envía un impulso de cebado a puerta. 
 
 
Estructura del SCR(Rectificador controlado por silicio) 
 
El SCR es un semiconductor tiene una forma de estructura de 4 capas. Estas capas pueden 
ser del tipo NPNP o del tipo PNPN(el ejemplo de la imagen); con las cuales formarán 3 
uniones denominadas J1, J2 y J3. Además, tener en cuenta que los 3 terminales del SCR; el 
ánodo(A) es un electrodo positivo(+) presente en la capa P y el cátodo(K) es un electrodo 
negativo(-); el cual estará presente en la capa N del SCR, la puerta(G) su principio es actuar 
como un terminal de control para el SCR. 
 
Funcionamiento del SCR 
Para entender el funcionamiento del SCR, debemos ver las 3 diferentes formas en que 
puede operar este dispositivo. Esté siempre va a depender de la polaridad del voltaje que 
se le aplique y de la señal que se le envía por la puerta(Gate), a continuación los modo de 
funcionamiento: 
 Modo de bloqueo hacia adelante: En este modo de funcionamiento, el 
SCR(rectificador controlado por silicio) se conecta de manera que el terminal del 
ánodo(A) se hace positivo(+) con respecto al cátodo(K) mientras que el pin de la 
puerta(G) se mantiene abierto. Las uniones J1 y J3 están polarizadas hacia adelante 
y la unión J2 está polarizada hacia atrás. Consecuencia, provoca una fuga de 
corriente muy baja fluya a través del SCR. Hasta que un voltaje superior de ruptura 
sea aplicado a través del SCR, este ofrecerá una resistencia muy alta al flujo de 
corriente. Por lo que actúa como un interruptor abierto; en este modo puede 
bloquear la corriente directa que fluye a través del SCR. 
 
 Modo de conducción hacia adelante: En el funcionamiento de conducción hacia 
adelante; es el único modo en el que el SCR estará en el estado encendido(On) y 
estará conduciendo corriente. Pero se puede hacer que el SCR conduzca de 2 vías 
diferentes; una es aumentando el voltaje de polarización directa aplicado más allá 
del voltaje de ruptura o bien podemos aplicar un voltaje positivo(+) al terminal de 
la puerta(G). Aumentando el voltaje de polarización directa entre el ánodo(A) y el 
cátodo(K); la unión J2 se agotará debido a la ruptura por el efecto avalancha 
provocando la conducción del mismo. No podemos hacer esto para todas las 
funciones (esto gradualmente reduce la vida útil del SCR) Si desea utilizar el SCR 
para aplicaciones de bajo voltaje, puede aplicar un voltaje positivo(+) a la 
puerta(G) del SCR. Esta señal aplicada ayudará al SCR a pasar al estado de 
conducción. Durante este modo de funcionamiento, el SCR funcionará en 
polarización directa y la corriente fluirá a través de él. 
 
 Modo de bloqueo inverso: En este modo de funcionamiento, el cátodo(K) se 
vuelve positivo(+) con respecto al ánodo(A). Provocando que las uniones J1 y J3 
tengan una polarización inversa y J2 esté polarizada hacia adelante. Este voltaje 
inverso conduce al SCR a la región de bloqueo inverso; lo que hace que fluya una 
corriente muy despreciable de fuga a través de él(actuando como un interruptor 
abierto).En este estado ofrece una alta impedancia a menos que el voltaje aplicado 
sea menor que el voltaje de ruptura inversa VBR del SCR. Si la tensión aplicada 
inversa aumenta más allá del VBR, entonces se produce una ruptura por avalancha 
en las uniones J1 y J3, lo que resulta en un aumento del flujo de corriente inversa a 
través del SCR. Esta corriente inversa provoca que el SCR tenga más pérdidas 
 
reflejado con un aumenta el calor del mismo. Teniendo daño en consecuencia el 
SCR cuando el voltaje inverso se le aplica mayor que el VBR. 
 
 
Analogía del SCR con dos Transistores 
 
 
En la imagen superior se muestra que un solo SCR tiene la misma operatividad que el 
circuito de un transistor pnp (Q1) y un transistor npn (Q2). Donde el emisor de Q1 actúa 
como el terminal del ánodo(A) del SCR mientras que el emisor de Q2 será su cátodo(K). En 
la cual la base de Q1 está conectada al colector de Q2 y el colector de Q1 está conectado a 
la base de Q2. El terminal de puerta(G) del SCR también está conectado a la base de Q2. 
 
 
Ventajas del Rectificador Controlado de Silicio 
 Teniendo en cuenta la comparativa de los interruptores electromecánicos, los SCR 
no poseen partes móviles. Provocando un funcionamiento silencioso. 
 
 Posee velocidad de conmutación muy alta, ya que puede realizar 1 nano 
operación/s. 
 
 Funcionan con valores nominales de alto voltaje y con corriente muy pequeña a 
través de puerta(G). 
 
 Más adecuado para operaciones de CA porque en cada posición 0 del ciclo de CA, 
el SCR se apagará automáticamente. 
 
 Dimensiones del encapsulado pequeñas. 
 
Aplicaciones del SCR 
Las aplicaciones que tienen este componente electrónico son muchísimas. Nos son 
útiles en circuitos para convertidores, circuitos de control, circuitos de pulsos, relés de 
enclavamiento, etc. Se nos haria imposible describir todas las aplicaciones y 
funcionalidades que posee, pero resumiendo, se utilizan para controlar el voltaje o 
corriente en un elemento. 
Ejemplos: 
1. El SCR del siguiente circuito tiene:VT de 0.75V (Es decir, el voltaje mínimo que debe entrarle a la compuerta para 
activarlo). IT de 7mA ( Es la corriente mínima necesaria para que active, se tiene 
que cumplir tanto Vt como It para que se active). IH de 6mA (Es la corriente de 
sostenimiento, es decir, la corriente mínima para que permanezca activo. Por 
debajo de eso, hará falta otra vez inyectarlo VT e IT). 
 
 
a) Cuando el SCR está apagado ¿De cuánto es el 
voltaje de salida? 
b) ¿Qué voltaje de entrada hace falta para disparar 
el SCR? 
c) ¿Qué voltaje habrá en R1 en el punto de IH? (es 
decir, a los 6mA)? 
 
d) ¿A cuánto voltaje hay que disminuir los 15V 
para desactivar el SCR?. 
SOLUCIÓN 
 
a) Cuando el SCR está apagado actúa como un circuito abierto…(no hay circulación 
de corriente), por tanto el voltaje que habrá en Vsalida será el suministrado por la 
fuente…en este caso los 15V. 
b) Hemos dicho que el voltaje mínimo para que dispare es de 0,75 y que la 
corriente mínima es de 7mA… Entonces es tan simple como volver a usar la Ley de 
Ohm. 
 
V = RxI 
Ventrada = 0.75V + ( 1K x 7MA) 
Ventrada = 7.75V 
c) El voltaje que pasará por R1 cuando la corriente sea de 6mA será de 
aproximadamente: 
V = IxR 
V = 6mAx100 
V = 0.6V 
d) Para desactivar el SCR hay que disminuir el voltaje a poco menos de los 0,6V 
previamente calculados…(Ya que bajando de ese voltaje, bajamos los 6mA del IH). 
En el momento justo en el que el SCR empiece a conducir, el voltaje mínimo que 
circulará sería de: 
Entonces: 
VCC = 0.7V + (6mA x 100 ) 
VCC = 1.3V (Es lo mismo que antes (0.6V) simplemente que le sumamos los 0.7V 
que consume de media el tiristor) 
2. 
a) ¿Qué voltaje habrá a la salida cuando hay oscuridad 
total? 
b) ¿Qué voltaje habrá (IDEALMENTE HABLANDO) en la salida 
cuando se activa? 
c) ¿Qué voltaje habrá (POR LO GENERAL) en la salida cuando 
se activa? 
 
 
SOLUCIÓN 
a) Sin luz, no se activa, por tanto actúa como un circuito abierto…por tanto el 
voltaje será el suministrado por la fuente, en este caso 25V. 
 
b) Idealmente todos los tiristores al cerrarse son como cortocircuitos, por tanto 
el voltaje sería de 0V 
 
c) La realidad a veces es dura, y no son conmutadores perfectos…por lo que 
por regla general se suele considerar que tienen un consumo de 0.7V (salvo 
que el Datasheet diga lo contrario). 
 
CONCLUSIÓN 
Gracias a sus capacidades operativas con altos valores de corriente y voltaje, el mayor 
campo donde se suelen usar e implementar es en los sectores industriales. Los SCR se 
construyen como lo dice su nombre a base de silicio y sus aplicaciones más utilizadas 
comúnmente son para (rectificación) convertir la corriente CA(corriente alterna) en 
corriente CC(corriente continua), por eso el nombre de rectificador controlado por silicio. 
Aunque también se suelen utilizar para otros medios como reguladores de potencia, en 
circuitos de inversiones, etc. El circuito rectificador de SCR tiene una resistencia delantera 
baja y alta resistencia a la inversa. Se controla desde un estado OFF al ON del estado por 
una señal que se aplica a la puerta. Una vez que se enciende en él permanece encendido 
incluso después de la eliminación de la señal de la puerta, siempre y cuando la 
participación mínima corriente Ih se mantiene en el circuito rectificador.