INTERRUPTOR CONTROLADO DE SILICIO (SCS)

El interruptor controlado de silicio (SCS) es un tiristor con una compuerta adicional. Puede usarse como un tiristor, pero que se dispara con pulsos positivos o negativos en cualquiera de las compuertas. Sin embargo, también puede pasar al estado de no conducción aplicando pulsos a las compuertas.

Un interruptor de silicio controlado consiste en una estructura de cuatro capas cuyas cuatro regiones semiconductoras son accesibles. El dispositivo puede ser considerado como un circuito integrado con sendos transistores npn y pnp conectados como un par de realimentación positiva. Siendo accesibles las cuatro regiones, la realimentación positiva es fácilmente controlada, y el dispositivo puede ser accionado como un amplificador lineal de elevada ganancia de c.c. o como un interruptor.

El SCS es semejante en construcción al SCR. Sin embargo, el SCS tiene dos terminales de compuerta, como se muestra en la figura 1.1: la compuerta del cátodo y la compuerta del ánodo. El SCS puede encenderse y apagarse usando cualquiera de sus terminales de compuerta. El SCR puede encenderse usando sólo su terminal de compuerta. Normalmente el SCS se encuentra disponible sólo en rangos de potencia menores que las del SCR.

Compuerta anódica (GA)

Ánodo (A) Cátodo (K)

Compuerta Catódica (GK)

Figura 1.1

Interruptor controlado de silicio (SCS)

La operación básica del SCS puede comprenderse refiriéndose al equivalente con transistores que se muestra en la figura 1.2. Se supone que ambos Q1 y Q2 están apagados y que, por lo tanto, el SCS no conduce. Un pulso positivo en la compuerta anódica lleva al Q2 hacia la conducción y proporciona así una trayectoria para la corriente de base al Q1. Cuando éste se enciende, su corriente de colector proporciona excitación de base al Q2, manteniendo así el estado encendido del dispositivo. Esta acción regenerativa es la misma en que el proceso de encendido del SCR y el diodo Shockley y se ilustra en la figura 1.2 (a).

+V +V

RA RA

A

Q1 GA Q1 GA

Encendido Apagado

GK Q2 GK I = 0 Q2

Encendido Apagado

K K

(a) Paso a encendido: pulso positivo (b) Paso a apagado: pulso positivo

en GK o negativo en GA en GA o negativo en GK

Figura 1.2

Operación del SCS

El SCS también puede encenderse con un pulso negativo en la compuerta del ánodo, como se muestra en la figura (a). Esto energiza al Q1 hacia conducción, en el que a su vez proporciona corriente de base para el Q2. Una vez que el Q2 está encendido, proporciona una trayectoria para la corriente de base del Q1, sosteniendo así el estado encendido.

Para apagar SCS se aplica un pulso positivo a la compuerta del ánodo. Esta acción polariza e inversa a la unión base-emisor del Q1 y lo apaga. El Q2 a su vez, se apaga y el SCS deja de conducir como se muestra en la parte (b). El SCS tiene comúnmente un tiempo de apagado más rápido que el SCR.

Además del pulso positivo en la compuerta del ánodo o el negativo en la del cátodo, existen otros métodos para apagar un SCS. Las figuras 1.3 (a) y (b) muestran los métodos de conmutación para reducir la corriente del ánodo abajo del valor de retención. En cada caso, el transistor opera como un interruptor.

+V +V

Q Encendido

Q Apagado Q RA

RA

Q Encendido

Q Q Apagado

(a) El interruptor en serie apaga al SCS (b) El interruptor en paralelo apaga al SCS

Figura 1.3

El interruptor transistorizado reduce la IA debajo de IH y apaga al SCS.

Aplicaciones

Los SCS y SCR se utilizan en aplicaciones semejantes. El SCS tiene la ventaja de apagado más rápido con pulsos en cualquiera de sus terminales de compuerta; sin embargo, es más limitado en términos de los rangos de corriente y voltaje máximos. Además, el SCS se usa algunas veces en aplicaciones digitales, tales como contadores, registradores y circuitos de sincronización.

A

P P

N GA N N

GK

P P P

N N

K

(a) (b) (c)

Figura 1.4

La figura 1.4 (a) muestra las zonas dopadas de un interruptor controlado de silicio (SCS, en ingles Silicon Controlled Switch). Ahora un terminal externo se conecta a cada zona dopada. Imaginemos el dispositivo separado en dos secciones (b). Resulta equivalente a un latch con acceso a ambas bases (c). Un disparo de polarización directa en cualquiera de las bases cerrará el SCS. De la misma manera, un dispositivo de polarización inversa en cualquiera de las bases abrirá el dispositivo.

DIAC

Básicamente es un par de Diodos de cuatro capas en paralelo que permite el disparo en cualquier dirección.

El Diac no conduce hasta que el voltaje a través de él excede el voltaje de rompimiento a saturación en cualquier dirección

El DIAC es un dispositivo de cuatro capas que puede conducir en ambas direcciones (bilaterales). En la figura 2.2 se muestra la construcción básica y el símbolo esquemático del DIAC. La ruptura ocurre en un voltaje relativamente bajo en ambos sentidos, después de la cual el DIAC exhibe una resistencia negativa, elevándose la corriente rápidamente y disminuyendo el voltaje hasta un valor de servicio inferior, como se muestra en la figura 2.2.

El DIAC es un dispositivo de dos terminales que se conoce como diodo de conmutación bidireccional. Este dispositivo se construye básicamente de tres capas semiconductoras y utiliza el principio de ruptura de un transistor bipolar, aunque se diseña de manera de que al suceder la segunda ruptura del transistor el dispositivo no se dañe y pueda conducir corrientes considerablemente mayores.