Tiristor, SCR: Estrutura e Fabricação

A estrutura de um retificador controlado por tiristor/silício, SCR dá algumas indicações de como ele funciona e como pode ser usado.

_______________________________________________________________________

O tutorial Triac, Diac, SCR inclui:

Noções básicas de tiristores | Estrutura do dispositivo tiristor | Operação do tiristor | Tiristor Gate Turn-Off, GTO | Especificações do tiristor | O que é um triac | Especificações do Triac | Visão geral do diac

_______________________________________________________________________

O retificador controlado por tiristor ou silício, SCR possui uma estrutura composta por quatro camadas: contém um sanduíche PNPN.

A estrutura do tiristor é relativamente simples e normalmente depende de processos bem estabelecidos. Como resultado, os tiristores são abundantes e geralmente de baixo custo.

ESTRUTURA BÁSICA DE TIRISTOR / SCR

O tiristor consiste em uma estrutura PNPN de quatro camadas com as camadas externas sendo chamadas de ânodo (tipo P) e cátodo (tipo N). O terminal de controle do tiristor é chamado de porta e está conectado à camada do tipo P localizada próxima ao cátodo.

Como resultado, o tiristor t

em três junções em vez de uma junção de um diodo e duas dentro dos transistores.

As três junções são normalmente indicadas como J1, J2 e J3. Eles são numerados em série com J1 sendo o mais próximo do ânodo.

MATERIAIS DO TIRISTOR / SCR

Embora seja possível usar uma variedade de materiais diferentes para tiristores, o silício é o mais popular. O nome comercial desse tipo de dispositivo – retificador controlado por silício – também indica que o silício é o material mais popular.

O silício fornece boa condutividade térmica, bem como capacidade de alta tensão e corrente. Outra vantagem é que os processos para silício são mais maduros e, portanto, mais baratos de executar do que os de outros materiais.

No entanto, outros materiais, incluindo carboneto de silício, SiC; nitreto de gálio, GaN; diamante, C; e arsenieto de gálio, material semicondutor semi-largo, GaAs também foram investigados e, de acordo com a pesquisa, demonstraram propriedades promissoras sob condições extremas de alta potência, alta temperatura e alta frequência. No entanto, o silício continua a ser a substância mais popular.

ESTRUTURA E FABRICAÇÃO DE SEMICONDUTORES DE TIRISTORES

O nível de dopagem varia entre as diferentes camadas do tiristor. O cátodo é o mais fortemente dopado. O portão e o ânodo são os próximos fortemente dopados. O nível mais baixo de dopagem está dentro da camada central do tipo N. 

Esta também é mais espessa do que as outras camadas e esses dois fatores permitem que uma grande tensão de bloqueio seja suportada. Camadas mais finas significariam que o dispositivo quebraria em tensões mais baixas.

Em vista das correntes e níveis de potência muito altos que alguns tiristores são usados para comutar, as considerações térmicas são de suma importância. O ânodo do retificador controlado por SCR ou silício geralmente é ligado ao pacote, pois o terminal da porta está próximo ao cátodo e precisa ser conectado separadamente. Isso é feito de tal forma que o calor é removido do silício para a embalagem. 

Além das considerações internas, as considerações externas de dissipação de calor para o tiristor devem ser cuidadosamente implementadas, caso contrário, o dispositivo pode superaquecer e falhar.

Muitos tiristores menores são montados nas latas TO padrão, e tiristores maiores têm contornos muito maiores, mas são projetados para aparafusar a um dissipador de calor para remover a energia. Apesar de sua eficiência, a energia ainda é dissipada e precisa ser removida.

TIRISTOR / SCR ASSIMÉTRICO / ESTRUTURA

O tiristor assimétrico é caracterizado pelo que é denominado um curto de cátodo e um curto de ânodo. Pode-se ver no diagrama que as conexões do cátodo e do ânodo se conectam às regiões N+ e P no caso do cátodo e às regiões P+ e N no caso do ânodo.

O “curto” entre as regiões P e N tem o efeito de adicionar um resistor entre as junções, ou seja, cátodo a porta no caso da conexão catódica. Isso tem uma variedade de efeitos, incluindo a redução da vida útil da portadora e a melhoria do tempo de resposta transitória.

Diferentes estruturas são usadas por diferentes fabricantes para diferentes aplicações. Além disso, o silício é de longe o material mais utilizado para tiristores.

Tiristores ou SCRs, retificadores controlados por silício estão bem estabelecidos e a tecnologia é muito estável. Os dispositivos são amplamente utilizados para comutação de potência, aplicação para a qual são muito adequados.

Comente abaixo o que você entendeu sobre a estrutura do tiristor. Colocar nas suas próprias palavras o seu aprendizado é a melhor maneira de solidificar o conhecimento

 Voltar ao menu Componentes . . .