Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

En el apasionante mundo de la electrónica, existen numerosos dispositivos semiconductores que nos permiten controlar la corriente eléctrica de manera eficiente. En esta ocasión, nos adentraremos en el fascinante mundo de los modelos de dos transistores de SCR o tiristor. Estos dispositivos brindan un gran rendimiento y versatilidad en aplicaciones variadas, desde amplificadores hasta temporizadores. ¡Acompáñanos a descubrir cómo funcionan y cuáles son las ventajas de utilizarlos!

Este artículo describe dos modelos de transistores de SCR o Tiristor. Un tiristor, también conocido como rectificador controlado por silicio (SCR), es un dispositivo electrónico de potencia de tres terminales que se utiliza en diversas aplicaciones electrónicas como rectificadores, SMPS, etc. como dispositivo de conmutación. Tiene tres terminales: ánodo, cátodo y puerta.

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Un SCR o tiristor es similar a un diodo excepto por el hecho de que tiene un pin de control adicional. A diferencia de un diodo, un SCR también necesita voltaje positivo en la terminal de la puerta, además de que el ánodo y el cátodo se conectan a la terminal positiva y negativa de una fuente de voltaje, respectivamente.


Por lo tanto, la salida de un SCR se puede controlar simplemente controlando el voltaje de la puerta en un instante apropiado sin tener que conectar y desconectar el suministro. Esto le da una ventaja adicional al SCR sobre el diodo en aplicaciones donde se requiere control de voltaje.

Para un rectificador que usa diodos, la salida estará allí durante el semiciclo positivo completo y no podemos controlarlo. Pero con SCR, podemos decidir cuándo se debe aplicar el voltaje de la puerta y, por lo tanto, podemos darle un pulso a la puerta en ese instante para obtener la salida deseada. Esto aumenta la eficiencia de todo el sistema y permite operaciones más fluidas en el caso de aplicaciones de accionamiento por motor.


Modelo de dos transistores de SCR

A diferencia de otros dispositivos electrónicos de potencia, un SCR necesita un pulso positivo a través de la terminal de puerta solo una vez para activarse. Una vez que la corriente de la compuerta es igual o superior a la corriente de enganche, el SCR se activa y el voltaje de la compuerta se puede desactivar. El SCR no necesita un voltaje constante a través de la terminal de la puerta. Esto se debe a su modo de funcionamiento de dos transistores. Entendámoslo en detalle.

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor
Modelo de dos transistores de un SCR

Un SCR se puede mostrar como dos transistores de unión bipolar conectados espalda con espalda como se muestra arriba en la imagen. Ambos transistores son de tipo PNP y NPN respectivamente. Aquí T1 denota el tipo PNP mientras que el transistor de tipo NPN se ha denotado por T2. El terminal base de la T1 transistor está conectado a la terminal del colector de la T2 transistor.

El terminal colector de la T1 transistor está conectado a la base de la T2 transistor. Este es el modelo de transistor conectado espalda con espalda de un SCR. La unión G en la imagen que se muestra indica el terminal GATE de este SCR, mientras que A y K indican los terminales ANODE y CATHODE respectivamente.

Debe tenerse en cuenta que para que el transistor tipo NPN conduzca, se requiere un voltaje positivo en la base, mientras que un transistor tipo PNP conduce cuando hay un pulso descendente o se aplica un voltaje negativo en su terminal base.

Ahora, en el circuito anterior, el interruptor S se cierra en un instante de tiempo apropiado. Esto hace que aparezca un pulso positivo en la terminal base del transistor T2 y empieza a conducir. Suponiendo que no hay caída de voltaje entre el colector y el emisor del transistor T2, podemos decir que empieza a funcionar como un cortocircuito. Esto hace que el voltaje del terminal negativo de la batería aparezca en la base del transistor PNP T1.

Como un transistor NPN necesita un voltaje negativo en su base para iniciar la conducción, el transistor T1 también inicia la conducción. Por lo tanto, tanto T1 y T2 se comportan como una ruta en cortocircuito (suponiendo una caída de voltaje insignificante) y, por lo tanto, una corriente de carga comienza a fluir desde el suministro V a través de la carga representada por la resistencia R. Esto es lo que constituye el modelo de dos transistores de SCR o Tiristor.

Enclavamiento de transistores en SCR

El enclavamiento de los transistores en un SCR hace que un transistor controle al otro y, por lo tanto, no hay necesidad de ningún suministro de voltaje de base externo en el caso de los transistores o suministro de voltaje de puerta en el caso del SCR. Entendamos el proceso de enganche.

En el modelo anterior, el interruptor S cuando está conectado, hace que aparezca un voltaje positivo en la terminal base del transistor T2. Como resultado, T2 comienza la conducción y el voltaje del terminal negativo del suministro de la puerta aparece en el terminal base del transistor T1. Esto hace que el transistor T1 para comenzar la conducción también.

Ahora como T1 está conduciendo, hace que el voltaje positivo de la fuente ‘V’ aparezca en el nodo G (suponiendo una caída de voltaje insignificante en T1). Como base del transistor tipo NPN T2 es común con el nodo G, este voltaje positivo aparece en la base del respectivo transistor. Esto hace que el transistor T2 para continuar la conducción.

como T2 está conduciendo, hace que el voltaje terminal negativo de la fuente aparezca en su colector. El colector del transistor T2 está conectado a la base del transistor PNP T1. Así el transistor T1 también sigue conduciendo. De esta manera, ambos transistores continúan ejecutándose entre sí, lo que se conoce como modo de funcionamiento de bloqueo. Es por eso que el suministro de la compuerta no cumple ninguna función después de activar el proceso de cierre dentro de un SCR.

Una vez enganchados, ambos transistores conectados espalda con espalda (que representan un SCR) siguen funcionando y no necesitan suministro de puerta. Esto convierte a SCR en un dispositivo electrónico de potencia único en el que necesita un suministro de puerta solo durante el arranque y no para la operación continua.

Aquí hay una animación que representa el modelo de dos transistores de un SCR y su funcionamiento. Observe cómo se requiere el botón pulsador conectado a la terminal de la puerta o la terminal base común solo para iniciar el proceso de conducción. Una vez que eso sucede, no hay control del botón pulsador sobre todo el proceso.

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor
Enganche en un SCR usando la animación del modelo de dos transistores

Esto es exactamente lo que sucede en un rectificador controlado por silicio (SCR). Para evitar que conduzca, la corriente a través del SCR debe reducirse por debajo de la corriente de enganche para que se pueda detener el enganche de los transistores.

Análisis matemático del modelo de dos transistores

El tiristor, cuando se divide en dos por la mitad, tiene dos partes: un transistor de tipo NPN y un transistor de tipo PNP conectados espalda con espalda como discutimos anteriormente. La imagen que se muestra a continuación es la de un tiristor dividido en dos por la mitad.

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor
Modelo de dos transistores de SCR

La terminal A denota ánodo, K es el cátodo y G es la puerta mientras que IaIgramoy yok denote la corriente del ánodo, la corriente del cátodo y la corriente de la puerta, respectivamente.


Ahora, de acuerdo con la ecuación de corriente de fuga del transistor, la corriente del colector se da como

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Por lo tanto, para el primer transistor T1, podemos decir,

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

En cuanto al primer transistor, la corriente del emisor es igual a la corriente del ánodo Ia.

Para el segundo transistor, T2

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Como la corriente del emisor en el caso del segundo transistor es igual a la corriente del cátodo del segundo transistor Ik.

Al aplicar KCL en el circuito, podemos decir,

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Nuevamente, al aplicar KCL, podemos decir

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Por lo tanto, Ia se puede dar como

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Por eso,

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor

Por lo tanto, es claro que con el valor creciente de ( α1 + α2), se acerca al valor 1 (unidad) y la corriente del ánodo sigue aumentando. Este aumento en el valor de ( α1 + α2) es el resultado de un incremento acumulado en el valor α1 y α2 que comienza con el suministro de la corriente de puerta Igramo al principio.

Esta acumulación de α1 seguido por α2 de nuevo seguido de α1 continúa y la corriente del ánodo aumenta. Este proceso de acumulación se denomina enganche del SCR o Tiristor. Es por eso que la corriente de puerta se requiere solo para iniciar el proceso de enganche del transistor, que se activa cuando la corriente del ánodo es igual a la corriente de enganche. Esto también se puede ver en la curva característica del SCR.

Modelo de dos transistores de SCR o tiristor
Curva característica de SCR

Como puede ver, el pulso de la puerta (Igramo) se aplica en un cierto instante haciendo que la corriente alcance el valor de corriente de enclavamiento. A medida que la conducción comienza en la región de conducción directa,gramo ya no se requiere y, por lo tanto, es igual a cero mientras la conducción continúa debido al enganche.

También queda claro a partir de la curva característica que la corriente de retención debe ser mayor que la corriente de retención para que comience la conducción directa.

Error 403 The request cannot be completed because you have exceeded your quota. : quotaExceeded

Deja un comentario