tiristores

Tiristores
Bianca Bassetto Thiago
Christyam Alcântara
Diandra Grossmann
Rodrigo Pinheiro
S
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1.Introdução
S Read e Shockley (1950), propuseram o “diodo de Shockley”;
S Em 1956, Shockley seria um dos 3 ganhadores do prêmio Nobel de
Física por ser co-autor do Transistor;
S Ebers (1952) estudou o modelo proposto com 4 terminais e
funcionalidade de chaveamento;
S
Moll (1954) aprimorou o dispositivo, investigando suas atribuições de
gatilho, e usando-o como chave
S No fim da década de 1950, a Bell Labs iniciou a comercialização dos
tiristores em escala industrial
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2. Definição e Funcionamento
S Tiristor
é
um
dispositivo
semicondutor de 4 camadas,
ordenadas como p-n-p-n (positivonegativo-positivo-negativo);
S Essa
disposição de camadas
permite que, ao receber corrente
no
terminal
positivo
intermediário, inicia-se um ciclo
que permite a passagem de
corrente direcional do terminal
Anodo para o Catodo sem a
necessidade da manutenção de
corrente no terminal de Gatilho.
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2. Definição e Funcionamento
S Estrutura básica do tiristor e o seu perfil de dopagem:
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2. Definição e Funcionamento
S Bloqueio no modo inverso: a tensão está sendo aplicada na direção
do Catodo para o Anodo, portanto não há passagem de corrente;
S Bloqueio no modo direcional: o que significa que mesmo havendo
tensão no Anodo, a corrente não é estabelecida pois ainda não houve
tensão no Gatilho o suficiente para estabelecer a passagem de
corrente;
S Conduzindo no modo direcional: o que significa que houve um pulso
de tensão suficiente para iniciar a passagem de corrente entre o Anodo
e o Catodo, portanto o dispositivo se comporta de maneira semelhante
à de um curto circuito, descontando-se sua natural queda de tensão.
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2. Definição e Funcionamento
S Uma vez dado o pulso suficiente para estabelecer a corrente, não é
mais necessária tensão no gatilho para que a corrente se
mantenha, portanto as formas possíveis para interrompê-la são:
•
Curto-circuitar o dispositivo;
•
Levar a corrente do Anodo a níveis abaixo da corrente de
manutenção;
•
Comutação forçada (aplicar uma corrente oposta à condução
direta).
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3. Os Diversos Tipos de
Tiristores
S
SCR (Retificadores Controlados de
Silício): Este dispositivo não é
bidirecional, ou seja, só conduz em
um sentido, retirando ao sinal da
porta o SCR não desliga;
S
Pode ser desligado por dois métodos:
interrupção de corrente no anodo e
comutação forçada. Desta forma, o
SCR tem múltiplas atribuições
diferentes, sendo por vezes utilizado
com mais eficiência do que
transistores e outras vezes sendo
utilizado no lugar de diodos, como
“alavanca” como proteção contra
sobrecarga de tensão.
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3. Os Diversos Tipos de
Tiristores
S
SCS (Chave Controlada de Silício):
Também conhecido como Tiristor
Tetrodo, possui gatilho tanto para o
Anodo quanto para o Catodo e é
usado para chaveamento;
S
A presença de dois terminais de
gatilho faz com que ele tenha uma
maior
precisão
de
controle,
particularmente sobre o modo de
falha chamado “comutação forçada”,
permitindo que o mesmo seja
desligado por uma força externa sem
necessidade de interrupção na
corrente de manutenção.
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3. Os Diversos Tipos de
Tiristores
S
GTO (Tiristor de Desligamento pelo Gatilho):
Sigla para “Gate Turn-Off ”, o GTO tratase de um tiristor com maior poder de
definição para desligamento, pois não
somente permite o fechamento da corrente
através de pulso de tensão no gatilho, mas
também permite o desligamento no caso de
inversão da direção da corrente também no
gatilho, o que remete a três estados:
•
Sem tensão no gatilho - permanece o
estado atual, seja aberto, seja fechado
•
Tensão positiva no gatilho inicia ou
mantém a corrente entre o Anodo e o
Catodo;
•
Tensão negativa no gatilho - o gatilho
assume a passagem da corrente e
interrompe sua passagem entre o Anoto e o
Catodo.
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3. Os Diversos Tipos de
Tiristores
S
DIAC (Diodo para Corrente Alternada): Também
conhecido como “Diodo de gatilho si- métrico” ou
“SIDAC”, possui características diferen-tes dos
demais tiristores, pois além de não possuir terminal
de gatilho, permite corrente bi-direcional, portanto
não é adequado classificar seus terminais como
Anodo ou Catodo;
S
O DIAC assemelha-se a um diodo Zener, que
permite a passagem de corren-te após a tensão
exceder o máximo da camada de ruptura, mas
ainda assim é diferente por permitir a passagem de
corrente em ambas as direções.
S
Após iniciar a corrente com a tensão característica
do dispositivo, sua resistência cai e sua condução
mantém- se de forma semelhante à de circuito
fechado.
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3. Os Diversos Tipos de
Tiristores
S
TRIAC (Triodo de Corrente Alternada):
Também chamado de “Tiristor Triodo Bidirecional", este dispositivo equivale a dois
SCR conectados inversamente paralelos e
seus gatilhos ligados por um só terminal;
S
Um TRIAC pode ser disparado tanto por
uma corrente positiva quanto negativa
aplicada em sua porta. Ele continua a
conduzir até que a corrente elétrica caia
abaixo do valor de corte, uma grande
vantagem dele, é no controle de corrente
alternada, que proporciona acionar grandes
potências com circuitos acionados por
correntes da ordem de miliampere;
S
Difere-se do SCR principalmente por
permitir passagem de corrente em ambas as
direções, e é disponível tanto para
pequenas quanto para elevadas tensões e
correntes.
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4. Aplicações
S Fontes de potências reguladas;
S Chaves estáticas;
S Controles de motor;
S Inversores;
S Carregadores de bateria;
S Controles de aquecedores;
S Controle de velocidade de ventiladores;
S Controle de potência de lâmpadas dimmers.
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4. Aplicações: Ignição de
Automóveis
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4. Aplicações: Ignição de
Automóveis
S
Com os pontos do distribuidor abertos, o
capacitor carrega-se exponencialmente
na direcao de +12V. Logo que a tensao
no capacitor excede a tensao intrinseca
de afastamento, o UJT conduz
intensamente atraves do enrolamento
primario. Entao, a tensao do secundario
dispara o SCR. Quando a trava do SCR
fecha-se, o terminal positivo do capacitor
de saida e subitamente aterrado. A
medida que o capacitor de saida se
descarrega atraves da bobina de ignicao,
um pulso de alta tensao alimenta um dos
plugues de centelha. Quando os pontos
se fecham, o circuito se auto-reinicializa,
preparando-se para o ciclo seguinte.
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4. Aplicações: Conversores
Tiristorizados de Potência
S Definição: Conversor tiristorizado de potência trata-se da
implementação de circuitos onde um conjunto de tiristores é
usado para controle de potência de uma determinada carga;
S Alternativa: Implematação de contadoras, chaveadas pela
variação de corrente fornecida pela variação de corrente
fornecida pelos sensores, como por exemplo o sensor de
temperatura;
S Aplicação: Controle de temperatura mais preciso.
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4. Aplicações: Conversores
Tiristorizados de Potência
Contadora Magnética:
S
Fornecimento de energia ao
forno chaveado pelas
contadoras.
S
Acionamento pelo sensor de
tempetatura
S
Chaveamento feito
mecanicamente, desgastando
rapidamente.
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4. Aplicações: Conversores
Tiristorizados de Potência
Controle através de
Tiristores:
S
Chaveamento através de tiristores;
S
Variação detectada pelo sensor de
temperatura é tratada pelo controlador
de temperatura;
S
Chaveamento ligado/desligado ocorre
em uma frequência maior, aumentando
sua precisão;
S
Como o chaveamento não é mecânico,
não problemas de desgaste devido a
variação mais frequente.
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4. Aplicações: Conversores
Tiristorizados de Potência
Variação da temperatura
controlada por contadora:
Sistema controlado por
ponte de tiristores:
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5. Referências
S http://pt.slideshare.net/marinho/tiristores-na-indstria-artigo
S http://newtoncbraga.com.br/
S http://www.therma.com.br/artigos/estudo_comparativo.pdf
S http://huilyrobot.tripod.com/compo/tiristores.htm
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OBRIGADO
PELA ATENÇÃO
FIM!
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