OSCAR VATRANO ANODO A IL TIRISTORE (SCR) K G P N P PORTA N L'SCR è UN DIODO PILOTATO DA UN TERZO TERMINALE DETTO PORTA (GATE) CIOè APPLICANDO UN SEGNALE POSITIVO AL GATE AVREMO UNA CONDUZIONE TRA ANODO E CATODO;INOLTRE UNA VOLTA ENTRATO IN CONDUZIONE RIMANE TALE ANCHE DISECCITANDO IL GATE. IL DISPOSITIVO SI DISECCITERà SOLO IN DUE CASI: -QUANDO IL GATE VIENE POLARIZZATO INVERSAMENTE (CON TENSIONE NEGATIVA) CATODO -QUANDO LA TENSIONE TRA ANODO E CATODO SCENDE IN PROSSIMITà DELLO ZERO (Vak=0V) STRUTTURA EQUIVALENTE P Anodo N P N Catodo Gate L'SCR è COMPOSTO DA QUATTRO ZONE DROGATE IN MODO ALTERNATIVO, E PERTANTO è POSSIBILE INDIVIDUARE TRE GIUNZIONI PN. LE 4 ZONE NON SONO DROGATE IN MODO UGUALE: LE ZONE ESTERNE (QUELLE COLLEGATE AI TERMINALI A E K) SONO DROGATE MAGGIORMENTE RISPETTO ALLE DUE ZONE CENTRALI. A +++ +++ J1 | | J2 + + Vak G J3 | | | | | | K UNA EVENTUALE TENSIONE APPLICATA FRA I TERMINALI A E K NON PRODUCE PASSAGGIO DI CORRENTE FINCHè NON SUPERI UN CERTO ELEVATO VALORE DETTO DI breakover (Vfb). E' PERò POSSIBILE PROVOCARE L'INNESCO DEL DISPOSITIVO SENZA RAGGIUNGERE IL VALORE DI BREAKOVER, INIETTANDO UNA CORRENTE Ig ATTRAVERSO IL TERMINALE GATE. LA SPIEGAZIONE FISICA DI QUESTO COMPORTAMENTO è ABBASTANZA SEMPLICE: ABBIAMO DETTO CHE LE 4 ZONE DI CUI è COMPOSTO L'SCR NON SONO IN REALTà DROGATE ALLO STESSO MODO. LE DUE ZONE ESTERNE, QUELLA ANODICA E QUELLA CATODICA, SONO DROGATE IN MISURA MAGGIORE RISPETTO ALLE DUE INTERNE E QUINDI SONO Più RICCHE DI PORTATORI DI CARICA LIBERI. QUANDO VIENE APPLICATA UNA TENSIONE Vak POSITIVA, LE GIUNZIONI J1 E J3 SONO POLARIZZATE DIRETTAMENTE, MENTRE LA GIUNZIONE J2 (GIUNZIONE DI BLOCCO) è POLARIZZATA INVERSAMENTE ED è RESPONSABILE DELL' INTERDIZIONE DEL DISPOSITIVO. SI HA PERò UNO SPOSTAMENTO DI CARICHE, DENTRO L'SCR, DI LACUNE ATTRAVERSO J1 E DI ELETTRONI ATTRAVERSO J3. MA A CAUSA DEL BASSO DROGAGGIO DELLE ZONE INTERNE, LA BARRIERA DI POTENZIALE DI J2 NON è ELEVATA E L'AFFLUSSO DI CARICHE DALLE ZONE ESTERNE è TALE DA RIDURRE IN MODO SENSIBILE IL SUO VALORE Già PICCOLO, RENDENDOLO TRASCURABILE: ED IL DISPOSITIVI ENTRA IN CONDUZIONE. E QUESTO AVVIENE PROPRIO IN CORRISPONDENZA DELLA TENSIONE Vfb. VA PRECISATO CHE DURANTE LO STATO DI INTERDIZIONE SI HA COMUNQUE UN DEBOLE PASSAGGIO DI CORRENTE DOVUTO ALLE CARICHE MINORITARIE PRESENTI NEL DISPOSITIVO. SE POLARIZZIAMO IL GATE, INIETTANDO UNA CORRENTE POSITIVA, LA TENSIONE DI BREAKOVER SCENDE PROPORZIONALMENTE A QUESTA CORRENTE. QUANDO IL VALORE DELLA CORRENTE DI GATE è ABBASTANZA ELEVATO, L'SCR ENTRA IN CONDUZIONE PER QUALUNQUE VALORE DI Vak SUPERIORE ALLA TENSIONE DI SOGLIA (1,1V). IN OGNI CASO NON APPENA IL DISPOSITIVO ENTRA IN CONDUZIONE LA DIFFERENZA DI POTENZIALE TRA ANODO E CATODO SCENDE AL VALORE DI SOGLIA. QUESTO FATTO è IMPORTANTE PERCHè SIGNIFICA CHE IL DISPOSITIVO Può ESSERE SOTTOPOSTO A VALORI DI TENSIONE O DI CORRENTE ELEVATI, MA CHE QUESTE DUE CONDIZIONI NON SI VERIFICANO CONTEMPORANEAMENTE. CIOè NON SI VERIFICANO CONTEMPORANEAMENTE IN CONDIZIONI STATICHE (CON COMPONENTI CONTINUE), MENTRE DURANTE LA COMMUTAZIONE SIA LA CORRENTE CHE LA TENSIONE POSSONO AVERE, PER UN BREVE TEMPO, DEI VALORI CONSIDEREVOLI. PERTANTO LA DISSIPAZIONE IN POTENZA DELL'SCR è MASSIMA DURANTE LA COMMUTAZIONE E QUINDI IL VALOR MEDIO DELLA POTENZA DISSIPATA ED I CONSEGUENTI PROBLEMI TERMICI CRESCONO (IN REGIME DINAMICO) AL CRESCERE DELLA FREQUENZA DI COMMUTAZIONE. CARATTERISTICHE DELL' SCR CORRENTE DI MANTENIMENTO Iak IG2 MASSIMA TENSIONE INVERSA IG1 IG3=0 Vak TENSIONE DIRETTA DI INNESCO (Vfb) -IG IG1>IG2>IG3 NOTIAMO CHE ESISTE UNA MASSIMA TENSIONE INVERSA CHE NON DEVE ESSERE SUPERATA SE NON VOGLIAMO DISTRUGGERE IL COMPONENTE, INFATTI L'SCR CONDUCE IN UN SOLO VERSO POLARIZZANDO IL GATE POSITIVAMENTE. COME NEL DIODO POLARIZZANDOLO INVERSAMENTE ABBIAMO UNO SPOSTAMENTO DI CARICHE MINORITARIE,FINCHè NON SUPERIAMO LA MASSIMA Ig NEGATIVA DOVE AVVERRà IL COSIDDETTO EFFETTO VALANGA (IN CUI I LIMITI DEL DISPOSITIVO VENGONO ABBATTUTI DISTRUGENDOLO NELLO STESSO TEMPO) PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELL'SCR OSSERVANDO I MANUALI DELLE SPECIFICHE SI Può NOTARE CHE IL COSTRUTTORE FORNISCE UNA GRANDE QUANTITà DI INFORMAZIONI SU TUTTI I MODELLI DI SCR. VEDIAMO QUINDI LE PRINCIPALI.: • It(RMS): massima corrente alternata efficace, che può produrre (mettendolo come raddrizzatore, fa passare solo mazzo ciclo quindi Veff=Vmax/2) • It(av):massima corrente continua di conduzione • Vtm: tensione diretta massima in conduzione • Vrrm: tensione inversa massima applicabile • Vfrm: tensione diretta massima applicabile senza produrre l'innesco • Igt: corrente minima di gate per garantire l'innesco • Igd: corrente massima applicabile al gate • Vgt: tensione nominale di gate • Vgt min: tensione minima di gate che risulta necessaria per garantire l'innesco • Vgt max: tensione massima di gate per produrre l'innesco (NOTIAMO CHE LA TENSIONE DI BREAKOVER, LA CUI CHIAMAVAMO Vfb,IL COSTRUTTORE LA CHIAMA Vtm) APPLICAZIONE DELL'SCR L1 S1 + SCR1 SCR S2 IN 15V V2 10V 5V DA QUANTO ABBIAMO SPIEGATO IN PRECEDENZA POSSIAMO RISALIRE A QUESTO SEMPLICE SCHEMA: PREMENDO,PER UN'ISTANTE, IL PULSANTE S1 INIETTIAMO UNA TENSIONE POSITIVA AL GATE INNESCANDO IL DISPOSITIVO, COSì FACENDO AVREMO UNA CONDUZIONE TRA ANODO E CATODO (PERMANENTE) FACENDO ILLUMINARE LA LAMPADA CON UNA TENSIONE CONTINUA DI 15V. SOLO PREMENDO IL PULSANTE S2, CORTOCIRCUITIAMO LA CORRENTE A MASSA AZZERANDO COSì LA CADUTA DI TENSIONE PRESENTE TRA ANODO E CATODO,DISINNESCANDO IL DISPOSITIVO; CIOè PREMENDO IL PULSANTE S2 LA LAMPADA RIMANE ACCESA PERCHè GLI DIAMO TENSIONE DIRETTA MA LEVANDO IL DITO DAL PULSANTE ESSA SI SPEGNERà. SE L'INGRESSO DI 15V FOSSE ALTERNATO, UNA VOLTA INNESCATO L'SCR ATTRAVERSO S1, IL DISPOSITIVO CONDURRà SOLO PER LA PRIMA SEMIONDA poiché APPENA GIUNGE A 0V IL DISPOSITIVO SI DISINNESCA AUTOMATICAMENTE (PERCHè AVREMO Vak=0V). UN' UTILIZZO VERAMENTE CURIOSO SAREBBE SOSTITUENDO IL PULSANTE S1 CON UN GENERATORE DI IMPULSI (TIPO L' NE 555).MA DOBBIAMO QUINDI CONOSCERE I TEMPI DI INNESCO. CIOè USANDO SEGNALI DI TIPO IMPULSIVO PER PILOTARE IL GATE, DOBBIAMO SAPERE QUALE DEVE ESSERE LA DURATA MINIMA DI QUESTI IMPULSI. L' SCR, COME TUTTI I COMPONENTI REALI, NON ENTRA IN CONDUZIONE INSTANTANEAMENTE MA RICHIEDE UN CERTO TEMPO AFFINCHè SI REALIZZI IL PASSAGGIO DI CARICHE ATTRAVERSO LA GIUNZIONE. QUESTI TEMPI SONO GENERALMENTE ABBASTANZA BREVI NEL CASO DI CARICHI RESISTIVI. NEL CASO DI CARICHI INDUTTIVI (COME MOTORI ELETTRICI) IL TEMPO DI INNESCO SI ALLUNGA SENSIBILMENTE A CAUSA DEL RITARDO INTRODOTTO DALL' INDUTTANZA. INFATTI LA CORRENTE ANODICA IMPIEGHERà Più TEMPO PER RAGGIUNGERE IL VALORE DI MANTENIMENTO E QUINDI L'IMPULSO DI COMANDO DOVRà AVERE UNA DURATA SUFFICIENTE PER CONSENTIRE QUESTO EVENTO.