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1.4 Características v-i de un SCR.
La curva característica tensión-corriente de un SCR típico operando en
condiciones normales de temperatura se ilustra en la Figura 1.6a. Esta es una gráfica que
relaciona la corriente de ánodo iA, en función de su tensión ánodo-cátodo, sin señal de
compuerta, iG = 0. Aquí se puede observar que cuando vAK es positiva (primer
cuadrante) el SCR bloquea la corriente directa, tiene una elevada resistencia y
permanecerá en su estado de corte hasta alcanzar la tensión de ruptura directa V(BO)O,
punto en el cual el SCR transciende a su estado de alta conducción. En la zona
segmentada de la curva v-i, denominada zona de transición o zona de resistencia
negativa es cuando se produce la regeneración positiva, expuesta en la sección 1.3.4.
Observe como vAK cae bruscamente seguido de un gran aumento de la corriente iA. La
región entre vAK = 0 y vAK ≤ V(BO)O se conoce como región de bloqueo directo. La
tensión a la cual cae los terminales ánodo-cátodo se denomina voltaje de trabajo, VT, y
su valor estará entre 1V ó 2V según lo especifique el fabricante.
La región de alta conducción tiene un límite superior de corriente la cual se
restringe por la potencia nominal del SCR y un límite inferior denominado corriente de
mantenimiento (Holding current) IH, que se define como: “La corriente mínima que
debe circular a través de los terminales ánodo-cátodo del SCR para mantenerlo en
su estado de conducción”. Si iA cae por debajo de IH el dispositivo regresará a su
estado de corte comportándose nuevamente como un interruptor abierto.
En cuanto al tercer cuadrante de la Figura 1.6a, cuando vAK < 0, el SCR tendrá
dos uniones PN polarizadas en inverso, J1 y J3, y fluye una pequeña corriente de
pérdida. Cuando vAK excede a VRROM (Tensión de Ruptura en Inverso, ver sección 1.7,
rangos de voltaje) causa el fenómeno de avalancha e iA aumenta rápidamente
produciendo posibles daños o deterioros del dispositivo. Note por otro lado su similitud
con la de un diodo de unión polarizado en inverso.
La Figura 1.6b muestra la misma característica v-i pero incluyendo los efectos
que se tienen cuando se inyecta una señal de puerta. Con relación al primer cuadrante,
se observa que la tensión de ruptura directa VBO, se reduce notablemente conforme IG se
incrementa desde cero a través de valores cada vez mayores. Esto significa que un SCR
puede llevarse a conducción con vAK directo relativamente bajo, insertando en su
compuerta una IG adecuada. Para el tercer cuadrante se ve que un aumento de IG, cuando
vAK es negativo, genera un incremento, no deseado, de la corriente inversa de pérdida.
Esta situación se elimina asegurando, en el diseño, que la señal de compuerta no se
genere cuando vAK < 0.
iA
IH
VBR
--
VT
VB0
vAK
(a)
iA
IH
IG2
IG1
VB0(2)
VB0(1)
IG0
--
VBR
VB0(0)
vAK
IG2 >IG1 >IG0
IG0 IG1 IG2
(b)
Figura1.6 (a) Curva Característica del SCR con IG = 0; (b) Característica v-i Incluyendo
señales de compuerta
Es importante destacar de la Figura 1.6b que cuando se selecciona un SCR para
una aplicación específica se debe asegurar que tanto su tensión de ruptura en directo
(VBO) como su tensión de ruptura en inverso (VRSOM) deben estar por encima del voltaje
aplicado, para asegurar una acción de control y no una activación natural del
dispositivo.