SCR

SCR (řízený křemíkový usměrňovač) je typ tyristoru – polovodičová součástka používaná zejména k řízení vysokých napětí a proudů ve výkonové elektronice. Strukturálně se usměrňovač SCR skládá ze čtyř střídavých vrstev materiálu typu P a N (PNPN) tvořících tři přechody a tři svorky: anody (A), kterou proud vstupuje do součástky; katoda (K), kterou proud vystupuje; hradlo (G), které plní úlohu řídicí svorky. Ve výchozím stavu je usměrňovač SCR vypnutý a blokuje průtok proudu i tehdy, je-li na anodu a katodu přiváděno napětí v propustném směru. Zapne se pouze v případě přivedení malého proudu na hradlovou svorku a setrvá ve vodivém stavu, dokud proud nepoklesne pod určitou prahovou hodnotu (přídržný proud). Přivedení závěrného napětí pomáhá blokovat další vodivý stav, avšak neprovádí nezávislé vypínání usměňovače SCR.

Součástka pracuje v několika odlišných režimech, které definují její spínací chování. V režimu blokování v propustném směru je na anodu přiváděno kladné napětí vzhledem ke katodě, avšak bez přechodu do vodivého stavu, neboť signál hradla není přítomen nebo je nedostatečný. V režimu blokování v závěrném směru je na katodu přiváděno záporné napětí, které brání vedení v závěrném směru. Pokud je v režimu blokování v propustném směru přiveden dostatečný signál na hradlo, usměrňovač SCR přejde do vodivého stavu v propustném směru, čímž umožní průtok proudu z anody do katody a v tomto stavu setrvá, dokud proud neklesne pod udržovací prahovou hodnotu.

Chování a výkon řízeného křemíkového usměrňovače (SCR) jsou definovány několika klíčovými elektrickými parametry. Spouštěcí proud hradla (IGT) a spouštěcí napětí hradla (VGT) musejí překročit určité minimální hodnoty aby součástka přešla do vodivého stavu. Blokovací proud (IL) je minimální proud potřebný k přepnutí usměrňovače SCR do vodivého stavu. Jakmile je usměrňovač SCR uveden do vodivého stavu, přídržný proud (IH) představuje minimální proud potřebný k jeho udržení; pokud proud klesne pod tuto úroveň, usměrňovač SCR se vypne. Doba vypnutí (TOFF) udává, jak dlouho trvá, než usměrňovač SCR přestane vést po pominutí signálu hradla a poklesu proudu pod prahovou udržovací hodnotu. Důležitým faktorem pro spolehlivý provoz je kritická rychlost nárůstu napětí ve vypnutém stavu (dv/dt) – pokud se napětí na usměrňovači SCR ve vypnutém stavu zvýší příliš rychle, může tím dojít k nežádoucímu přepnutí do vodivého stavu bez signálu hradla.

Při výběru usměrňovače SCR pro konkrétní aplikaci je třeba zohlednit několik klíčových faktorů. Průrazné napětí představuje maximální napětí, které je usměrňovač SCR schopen blokovat ve vypnutém stavu, zatímco jmenovité závěrné napětí je důležité zejména tehdy, pokud se bude usměrňovač SCR používat v obvodech s možnou změnou polarity napětí. Zásadní význam má též věnování řádné pozornosti přídržnému proudu, požadavkům na spouštění hradla a regulaci tepla. Usměrňovače SCR, stejně jako všechny výkonové polovodičové součástky, generují během provozu teplo a budou pravděpodobně vyžadovat použití správného chladiče, aby se zabránilo tepelnému průrazu nebo poruše. Pro uživatele, kteří chtějí přesně ovládat vysoké zátěže nebo převádět střídavý proud na stejnosměrný, nabízejí usměrňovače spolehlivé a odolné řešení osvědčené v mnoha průmyslových a komerčních aplikacích.