Geralmente, usamos muitos componentes elétricos e eletrônicos ao projetar projetos eletrônicos e circuitos gerais. Esses componentes básicos incluem resistores, transistores, capacitores, diodos, indutores, LEDs, tiristores ou retificadores controlados de silício, ICs e assim por diante. Vamos considerar os retificadores que são classificados em dois tipos, como retificadores não controlados (diodos) e retificadores controlados (tiristores). Na verdade, muitos estudantes de engenharia e entusiastas de eletrônicos desejam saber o básico sobre componentes elétricos e eletrônicos. Mas, aqui neste artigo, vamos discutir em detalhes sobre os fundamentos e características do tutorial do tiristor ou retificador controlado de silício.
Retificador controlado por silicone
Tiristor ou retificador controlado de silício é um dispositivo semicondutor de multicamadas e é semelhante ao transistor. Retificador controlado por silicone consiste em três terminais (ânodo, cátodo e porta), ao contrário do retificador de dois diodos terminais (ânodo e cátodo). Os diodos são denominados retificadores não controlados, pois conduzem (durante a condição de polarização direta sem qualquer controle) sempre que a tensão do ânodo do diodo é maior do que a tensão do cátodo.
Diodo e tiristor
Mas, os retificadores controlados de silício não conduzem, embora a voltagem do ânodo seja maior do que a voltagem do cátodo, a menos que o terminal da porta (terceiro terminal) seja disparado. Assim, ao fornecer o pulso de disparo ao terminal do gate, podemos controlar a operação (ON ou OFF) do tiristor. Conseqüentemente, o tiristor também é chamado de retificador controlado ou retificador controlado de silício.
Princípios básicos do retificador controlado por silício
Ao contrário de duas camadas (P-N) no diodo e três camadas (P-N-P ou N-P-N) nos transistores, o retificador controlado de silício consiste em quatro camadas (P-N-P-N) com três Junções P-N que estão conectados em série. O retificador ou tiristor controlado por silício é representado pelo símbolo conforme mostrado na figura.
Retificador controlado por silicone
O retificador controlado por silício também é um dispositivo unidirecional, pois conduz apenas em uma direção. Ao disparar adequadamente, o tiristor pode ser usado como uma chave de circuito aberto e também como um diodo retificador. No entanto, o tiristor não pode ser usado como um amplificador e pode ser usado apenas para a operação de chaveamento controlada com pulso de disparo do terminal da porta.
O tiristor pode ser fabricado com uma variedade de materiais, como silício, carboneto de silício, arseneto de gálio, nitreto de gálio e assim por diante. Mas, a boa condutividade térmica, capacidade de alta corrente, capacidade de alta tensão e processamento econômico de silício o tornaram preferido em comparação com outros materiais para fazer tiristores, portanto, eles também são chamados de retificadores controlados de silício.
Trabalho de retificador controlado por silício
O funcionamento do tiristor pode ser entendido considerando os modos de operação dos três estados do retificador controlado por silício. Os três modos de operação do tiristor são os seguintes:
- Modo de bloqueio reverso
- Modo de bloqueio para frente
- Modo de condução direta
Modo de bloqueio reverso
Se invertermos as conexões do ânodo e do cátodo dos tiristores, os diodos inferior e superior serão polarizados reversamente. Assim, não há caminho de condução, portanto, nenhuma corrente fluirá. Portanto, é chamado de modo de bloqueio reverso.
Modo de bloqueio para frente
Em geral, sem qualquer pulso de disparo para o terminal da porta, o retificador controlado de silício permanece desligado, indicando que não há fluxo de corrente na direção direta (do ânodo para o cátodo). Isso ocorre porque conectamos dois diodos (os diodos superior e inferior são polarizados diretamente) juntos para formar um tiristor. Mas, a junção entre esses dois diodos é polarizada reversa, o que elimina o fluxo de corrente de cima para baixo. Portanto, esse estado é denominado modo de bloqueio direto. Nesse modo, embora o tiristor esteja em condição de diodo convencional com polarização direta, ele não conduzirá, pois o terminal da porta não será disparado.
Modo de condução direta
Neste modo de condução direta, o a voltagem do ânodo deve ser maior do que a voltagem do cátodo e a terceira porta terminal deve ser acionada de forma adequada para a condução do tiristor. Isso ocorre porque, sempre que o terminal da porta é acionado, o transistor inferior conduzirá o que liga o transistor superior e o transistor superior liga o transistor inferior e, assim, os transistores se ativam mutuamente. Este processo de feedback positivo interno de ambos os transistores se repete até que ambos sejam totalmente ativados e então a corrente passará do ânodo para o cátodo. Portanto, este modo de operação do retificador controlado de silício é chamado de modo de condução direta.
Características do retificador controlado por silício
Características do retificador controlado por silício
A figura mostra as características do retificador controlado por silício e também representa a operação do tiristor em três modos diferentes, como modo de bloqueio reverso, modo de bloqueio direto e modo de condução direto. O Características V-I do tiristor também representam a tensão de bloqueio reversa, a tensão de bloqueio para frente, a tensão de interrupção reversa, a corrente de retenção, a tensão de interrupção e assim por diante, conforme mostrado na figura.
Aplicações de retificador controlado por silício
A aplicação do retificador controlado de silício é usada nos circuitos que lidam com grandes correntes e tensões, como sistema de energia elétrica circuitos com mais de 1kV ou mais de 100A de corrente.
Tiristores são usados especialmente para reduzir a perda de energia interna no circuito. Os retificadores controlados de silício podem ser usados para controlar a potência no circuito sem quaisquer perdas usando o controle de comutação liga-desliga dos tiristores.
Retificadores controlados de silício também são usados para fins de retificação, ou seja, de corrente alternada para corrente contínua . Normalmente, tiristores são usados em Conversores AC para AC (cicloconversores), que é a aplicação mais comum do retificador controlado de silício.
Aplicação prática de retificador controlado por silício
SCR Based Cycloconverter by Edgefxkits.com
O Cicloconversor baseado em SCR é a aplicação prática do retificador controlado de silício em que a velocidade do motor de indução monofásico é controlada em três etapas. Os motores de indução são máquinas de velocidade constante e freqüentemente usados em diversas aplicações, como máquinas de lavar, bombas de água e assim por diante. Essas aplicações requerem diferentes velocidades do motor que podem ser alcançadas usando esta técnica baseada em SCR.
Diagrama de blocos do cicloconversor baseado em SCR por Edgefxkits.com
O cicloconversor baseado em tiristor é usado para controlar a velocidade do motor de indução em etapas. Neste projeto, um par de interruptores tem interface com o microcontrolador 8051 e são usados para selecionar a velocidade desejada (F, F / 2 e F / 3) do motor. Com base no status dos interruptores, o microcontrolador fornece os pulsos de disparo para os retificadores controlados por silício da ponte dupla. Assim, a velocidade do motor de indução é controlada em três etapas com base na necessidade.
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