Aula 25 - Semicondutores de 04 Camadas - SCR, SCS, PUT, DIAC e TRIAC

A figura abaixo mostra o diagrama simplificado do tiristor que é composto de 4 camadas e junções pn empilhadas. Para compreender o funcionamento de um tiristor, veja o modelo de dois transistor (NPN e PNP).

Quando há um impulso positivo na base de TR2 (G) em relação ao K, Tr2 liga e a sua tensão de coletor cairá rapidamente. Isto irá fazer com que o transistor pnp TR1 seja tornar polarizado diretamente, ligando Tr1. Uma grande corrente agora fluir entre A e K.

Como o coletor de TR1 está ligado a base de TR2, a ação de comutação polariza a base de TR2 com tensão positiva. Isto assegura que TR2 (e, portanto, TR1) permaneça em condução, mesmo quando o pulso Gate seja removido. Para que os transistores sejam desligados, a tensão através de A e K tem de ser invertida, ou a corrente que flui através dos transistores deve ser reduzida para um nível muito baixo, de modo que as junções de emissor-base já não têm suficiente para manter a tensão de condução.

Retificador Controlado de Silício

Retificador controlado de silício (SCR) é o nome de um semicondutores de quatro camadas da família dos Tiristores. 

Na prática, ele se comporta como um diodo retificador controlado pela porta. Mas o controle da porta não é total. Se está diretamente polarizado, ao fechar a chave ele irá conduzir pois houve um impulso positivo no Gate em relação ao catodo, com isso o SCR passa a conduzir de forma permanente, independente da porta. Para deixar de conduzir, a corrente na junção deve cair a zero, o que ocorre com correntes alternadas. Esse tipo de controle funciona devido a uma realimentação positiva, como pode ser deduzida pelo circuito equivalente.

Chave Controlada de Silício

A Chave Controlada de Silício ( SCS de Switch Silicon-Controlled) é uma semicondutor similar ao circuito de um SCR onde é adicionado outro terminal externo, ligado à base do transistor doe topo e o colector do transistor inferior, temos um dispositivo conhecido como um interruptor de silício controlado, ou SCS.

Este terminal extra permite um controle para desligar o dispositivo, quando a corrente principal através do dispositivo não tenha ainda descido abaixo do valor corrente de retenção. O Gate Ânodo é o terminal usado para desligar Chave Controlada de Silício. O Gate Cathodo é o terminal usado para ligar Chave Controlada de Silício.  Por conseguinte, o motor não pode estar em série com o ânodo.

Transistor Uni-junção Programável

O PUT (Transistor de Uni-junção Programável) é um dispositivo de quatro camadas, semelhante ao SCR. 

A diferença é que no PUT, o terminal de gatilho situa-se na região N, próxima ao anodo.

Apesar de sua semelhança física com o SCR, o PUT é chamado transistor de unijunção, por ser utilizado em circuitos, onde poderiam ser utilizados UJT’s convencionais. As características elétricas do PUT e do UJT são semelhantes, mas a tensão de disparo do PUT é programável. Além disso, o PUT é mais rápido e mais sensível do que o UJT. O PUT é chamado de programável, pois, enquanto no UJT o parâmetro η (divisor resistivo) é uma característica construtiva, no PUT ele é fixado por resistores externos.

Seu funcionamento é igual ao do UJT, porém se difere do mesmo em algumas características, podendo ser utilizado em osciladores de baixa frequência, disparadores, estabilizadores, geradores de sinais, dentes de serra e em sistemas temporizados. Sua estrutura interna e constituída de Anodo, Catodo e Gate.

Diodo para Corrente Alternada

DIAC (Diodo para Corrente Alternada) é uma chave bidirecional de dois terminais que conduz em ambas as direções quando a tensão aplicada excede sua tensão de interrupção.

O DIAC é usado normalmente para ativar um Tiristor. É composto por quatro camadas (NPNP), montadas em antiparalelo, a sua construção assemelha-se a de um transistor bipolar, porém difere na dopagem do cristal N. O circuito equivalente de um diac é um par de díodos de quatro camadas em antiparalelo. O diac é colocado tipicamente em série com a porta (GATE) de um TRIAC.

O DIAC possui dois terminais denominados A1 ou MT1 e A2 ou MT2. MT significa terminais principais. Como pode conduzir em ambas as direções, não há terminal anódico e cátodo.

Triodo para corrente alternada 

Um TRIAC é um dispositivo de três terminais usado para controlar a energia para cargas CA. É comumente usado em aplicações como dimmers de luz, controle de velocidade do motor e circuitos de controle de energia CA. 

O TRIAC é um dispositivo bidirecional, o que significa que pode conduzir corrente em qualquer direção quando acionado. O princípio de funcionamento de um TRIAC é baseado na combinação de dois tiristores conectados em paralelo em direções opostas. Os tiristores são interruptores de estado sólido que permitem o fluxo de corrente apenas em uma direção até serem acionados. O TRIAC é capaz de controlar o fluxo de corrente em ambas as direções. Ele pode ser acionado para conduzir quando um pequeno pulso de corrente é aplicado ao terminal do portão. Quando uma corrente de porta é aplicada ao TRIAC, ela aciona o dispositivo e permite que a corrente flua através dele. 

O TRIAC permanece conduzindo mesmo depois que a corrente da porta é removida, até que a corrente através dele caia abaixo de um determinado valor de corrente de retenção ou a tensão através dele inverta a direção. Nesse ponto, o TRIAC desliga e torna-se não condutor até ser acionado novamente.

Resumo sobre tiristores elaborado por Edgar Zuim está disponível em: Tiristores - Dispositivos especiais – DIAC, SCS E PUT - Prof. Edgar Zuim.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/02/2014.