SEP DGEST SNEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MATAMOROS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

FISICA DE SEMICONDUCTORES

10:00 a 11:00 jueves

PRACTICA # 6

“obtención de la curva I-V del SCR”

Alumno(s): Núm. de control:

Mario Arturo Cruz Colunga 11260077

Miguel Angel Fierros Peña 11260081

Isael García Zanella 112600957 (Representante)

Hermenegildo Martínez de la Cruz 11260095

Jorge Alejandro Reyes Torres 11260108

Profesor: José Luis Cuéllar Ruíz

H. MATAMOROS, TAM. 6 de Diciembre de 2012

PRACTICA #6

“obtención de la curva I-V del SCR”

CONSTRUCCION DEL SCR E IDENTIFICACION DE TERMINALES

La construcción básica de una configuración de cuatro capas de un SCR se muestra en la figura 1.a. La construcción completa de un SCR de alta corriente libre de fatiga térmica se muestra en la figura 1.b. Obsérvese la posición de las terminales de la compuerta, el cátodo y el ánodo. El pedestal actúa como disipador de calor, transfiriendo el calor que se genera al chasis sobre el cual está montado el SCR. La construcción del encapsulado y la identificación de las terminales de los SCR variaran con la aplicación. Otras técnicas de construcción del encapsulado y la identificación de terminales de cada uno se indican en la figura 2.

Figura 1.a. Perla del SCR por difusión y aleación.

Figura 1.b. Construcción del SCR libre de fatiga térmica.

Figura 2.a. Construcción del encapsulado del SCR e identificación de terminales.

Figura 2.b. Construcción del encapsulado del SCR e identificación de terminales.

Características y valores nominales del SCR

En la figura 3) se proporcionan las características de un SCR para los distintos valores de la corriente de la compuerta. Las corrientes y los voltajes mas utilizados se indican sobre las características.

1- El voltaje de transición conductiva V(BR)F* es el voltajes por encima del cual el SCR ingresa a la región de conducción. El asterisco (*) representa una letra que se sustituirá dependiendo de la condición de la compuerta según:O= circuito abierto de G a KS= circuito cerrado de G a KR= resistencia de G a KV= polarización fija (voltaje) de G a K

2- La corriente de sostenimiento (IH) es aquel valor de corriente por debajo del cual el SCR conmuta del estado de conducción a la región de bloqueo directo bajo las condiciones establecidas.

3- Las regiones de bloqueo directo e inverso son las regiones que corresponden a la condición de circuito abierto para el rectificador controlado que bloquean el flujo de carga (corriente) del ánodo al cátodo.

4- El voltaje de ruptura inverso es equivalente a la región Zener o de avalancha del diodo semiconductor fundamental de dos capas.

Figura 3) Características del SCR.

Las características del SCR son muy similares a las características del diodo semiconductor básico de dos capas, excepto por el codo horizontal antes de ingresar al región de conducción. Es esta región de proyección horizontal la que otorga a la compuerta el control sobre al respuesta del SCR. Para las características que tiene la línea (IG=0), VF debe alcanzar un voltaje mayor al de transición conductiva requerido (V(BR)F*) antes de que se produzca el efecto de “colapso” y el SCR pueda ingresar a la región de conducción correspondiente al estado encendido. Si la corriente de compuerta se incrementa hasta IG1, mediante la aplicación de un voltaje de polarización a la terminal de compuerta, el valor de VF requerido para la conducción (VF1) será considerablemente menor. Observe también que IH cae ante el incremento de IG. Si se incrementa hasta IG2, el SCR se disparará a valores muy bajos de voltaje (VF3) y las características comenzaran a aproximarse a las del diodo básico de unión p-n.

Figura 4) Características de compuerta del SCR (GE serie C38).

Aplicaciones del SCR

Interruptor estático en serie

En la figura 17.11ª se muestra un interruptor estático en serie de media onda. Si el interruptor está cerrado como se muestra en la figura 17.11b durante la parte positiva de la señal de entrada fluirá una corriente de compuerta y el SCR se encenderá .El resistor R1 limita la magnitud de la corriente de compuerta .Cuando el SCR se enciende , el voltaje de ánodo a cátodo (VF) se reducirá al valor de conducción , y la corriente de compuerta se reduce en gran medida con perdida mínima en el circuito de la compuerta .Para la región negativa de la señal de entrada el SCR se apagara puesto que el ánodo es negativo con respecto al cátodo se incluye el diodo D2 para impedir una inversión de en la corriente de compuerta .

Las formas de onda para el voltaje y la corriente de la carga resultantes se muestran en la figura 17.11b .El resultado es una señal rectificada de media onda a través de la carga .Si desea una conducción menos de 180o , el interruptor puede cerrar cualquier desfasamiento durante la parte positiva de la señal de entrada .El interruptor puede ser electrónico ,electromagnético o mecánico , dependiendo de la aplicación

a) Fig17.11 b)

Control de fase de resistencia variable

En la figura 17.12a se muestra un circuito capaz de establecer un ángulo de conducción de entre 90o y 180o el circuito es semejante ala figura 17.11 excepto la adicion del reistor variable y la eliminación del interruptor .La combinación de los resistores R y R1

limitara la corriente de la compuerta durante la parte positivo de la señal de entrada.Si R1 establece a su valor máximo , es posible que la corriente de compuerta nunca alcance una magnitud de encendido a medida que R1 se reduce a partir de su valor

máximo , la corriente de compuerta se incrementara a partir del mismo voltaje de entrada .De esta forma se puede establecer al corriente de compuerta de encendido requerido en cualquier punto entre 0o y 90o como se muestra en al figura 17.2b.Si el valor de R1 es bajo ,el SCR se encenderá casi de inmediato y el resultado será la misma acción que se obtuvo con el circuito de la figura 17.11ª conducción durante 180oC.Sin embargo como se indico antes .Si el R1 se incrementa se requerirá un mayor voltaje de entrada (positivo) para encender el SCR .Como se muestra en la figura 17.12b , el control no se puede ampliar más allá del desfasamiento de 90o puesto que la entrada alcanza un valor máximo en este punto. Si no enciente es que este y con valores menores de voltaje de entrada de la pendiente positiva de la entrada se debe esperar la misma respuesta en la parte de pendiente negativa de la forma de onda de la señal. La operación en este caso normalmente se conoce en términos técnicos como control de fases de resistencia variable de media onda .Es un método efectivo de controlar la corriente rms y por consiguiente la potencia suministradas a la carga

Material y equipo.

Materiales:

1 Resistencia 1KΩ1 Resistencia 100Ω1 potenciómetro 1kΩ1 LED1 SCR c106 1 switch

Equipo:

1 fuente de voltaje DC1 multímetro1 Un voltímetro digital (DVM) de 6 ½ dígitos1 protoboard

Procedimiento:

1- Armar el siguiente circuito en un protoboard o tablilla para experimentos.

2- Ajuste la fuente de voltaje VF a 0 voltios

3- Varié la fuente de voltaje en pasos de 0.2 voltios hasta 6 voltios y mida el voltaje de ánodo a cátodo. Así mismo se va midiendo la corriente de ánodo. Para la región off el voltaje se obtiene sin activar la compuerta y para la región on se debe dejar disparado el SCR. Haga una tabla con los valores VAK y IA medidos.

VFuente VAK IA

0.0 0.00 0.0000.2 0.00 0.0000.4 0.00 0.0000.6 0.00 0.0000.8 0.00 0.0001.0 0.00 0.0001.2 0.03 0.0001.4 0.14 0.0001.6 0.30 0.0001.8 0.47 0.000

S1

100

LED

SCRC1061k 10%

1k+ VF6V

2.0 0.70 0.0002.2 0.84 0.0012.4 1.08 0.0592.6 1.20 0.1472.8 0.72 0.3823.0 0.70 0.5473.2 0.70 0.7573.4 0.70 0.9123.6 0.71 1.0673.8 0.71 1.2634.0 0.71 1.5124.2 0.71 1.6864.4 0.72 1.8344.6 0.72 2.0194.8 0.72 2.2715.0 0.72 2.4205.2 0.72 2.6015.4 0.73 2.7965.6 0.73 2.9905.8 0.73 3.2006.0 0.73 3.388

4- Usando los datos VAK y IA medidos en el punto anterior elabore la grafica del SCR con IA en el eje vertical y VAK en el eje horizontal, etiquetando los ejes y sus unidades, así como estableciendo las cantidades marcadas en los ejes. utilice un programa de computación para la grafica como Excel, graph o cualquier otro.

Observaciones y conclusiones:

Al terminar de realizar todas las mediciones y haber hecho la tabla, pudimos crear la grafica I-V del SCR la cual la obtuvimos después de varios intentos, provocados por errores en las mediciones.

Observamos que el voltaje de ánodo a cátodo una vez disparado el SCR casi no cambiaba, sin embargo la corriente si aumentaba.

Observamos que a un voltaje se quedo disparo el SCR y se quedo funcionando sin necesidad de corriente de compuerta, y que al ir disminuyendo el voltaje hubo un voltaje en el cual el SCR dejaba de conducir sin corriente de compuerta.

Se concluyo que a mayor voltaje de ánodo a cátodo se requiere menor corriente de compuerta para dispara el SCR.

Bibliografía

R.L Boylestad,N.L Nashelsky,”Teoria de circuitos y Dispositivos electrónicos”

10ª edición ,editorial PEARSON,