Este artigo fez parte originalmente de um livro que escrevemos na década de 80. Com o nome Semicondutores, tipos uso e teste ele também se encontra no volume 23 da série Como Funciona de nossos livros, em que temos o livro completo. Artigos semelhantes estão disponíveis no site, escritos em outras épocas para outras mídias.
SCR é a abreviação de Silicon Controlled Rectifier ou diodo (retificador) controlado de silício. O SCR é um dispositivo semicondutor de 4 camadas cuja estrutura e símbolo são mostrados na figura 1.
A estrutura indicada se for "decomposta" pode ser considerada a dois transistores de tipos diferentes (NPN e PNP) ligados da forma indicada da figura 2.
Temos então o que se denomina de uma chave regenerativa". Levando em conta a analogia com os dois transistores, ficará fácil entender o princípio de funcionamento deste componente.
Para esta finalidade, vamos supor que entre o anodo e o catodo seja aplicada uma tensão de alimentação, e em série com o componente uma carga.
Nas condições indicadas nada acontece, pois, o componente não conduz corrente alguma. Se, no entanto, aplicarmos um pulso positivo de curta duração à comporta do SCR (gate), este pulso polariza no sentido de saturar o transistor NPN que então conduz fortemente a corrente. Ora, a corrente de coletor do transistor NPN é justamente a corrente de base do transistor PNP, no sentido de saturá-lo.
Temos então também a condução do transistor PNP fluindo uma forte corrente entre o anodo e o catodo. Ao mesmo tempo, porém, também flui uma corrente pelo coletor do transistor PNP e essa corrente é justamente a que polariza ou mantém polarizado o transistor NPN, ou seja, ela "realimenta" o circuito.
Assim, mesmo que o pulso inicial de disparo desapareça, a corrente de coletor do transistor PNP realimenta o circuito e o mantém ligado com uma forte condução entre o anodo e o catodo. Para desligar o circuito é preciso interromper a corrente entre o anodo e o catodo e isso pode ser feito de duas maneiras:
• Desligando a alimentação por um instante.
• Curto-circuitando o anodo com o catodo.
Veja que ao conduzir a corrente, o SCR se comporta como um diodo, pois ela só pode ir de seu anodo para o catodo. Isso significa que se usarmos o SCR num circuito de corrente alternada, ele só pode conduzir metade dos semiciclos. Dizemos que se trata de um controle de meia onda. Existem, entretanto, artifícios que permitem controlar os dois semiciclos de uma alimentação alternada usando apenas um SCR.
Como o transistor interno "equivalente" existente do tipo NPN no SCR tem um bom ganho, o SCR é um dispositivo extremamente sensível ao disparo. Correntes intensas de ordem de vários ampères podem ser conduzidas a partir de pulsos de disparo muito fracos. Para um tipo comum, como os SCRs da série 105 (TIC106, MCR106, C106, etc) bastam aproximadamente 200 mA sob 1 Volt para disparar o componente que pode então conduzir correntes de até 3,2 ampères tipicamente ou até mais.
Os SCRs podem então ser usados como dispositivos de controle de potência, e até mesmo osciladores por estas características. Para usar um SCR é preciso observar algumas características importantes deste tipo de componente.
• Tensão máxima -quando o SCR está desligado, ele fica praticamente submetido a tensão de alimentação do circuito. No caso da rede de energia isso significa o valor de pico. Assim, um SCR para a rede de 110V deve suportar pelo menos 200 V e o dobro para a rede de 220V.
• Corrente máxima - é quanto o SCR pode conduzir quando está ligado sendo este valor em ampères.
• Não devemos aplicar pulsos negativos na comporta de um SCR quando ele estiver polarizado inversamente, ou seja, o anodo negativo em relação ao catodo pois isso pode queimá-lo. Nos circuitos de tensões alternadas é comum o uso de um diodo, como mostra a figura 3, para evitar isso.
Teste de SCRs
Na figura 4 temos um circuito simples para teste de SCRs do tipo 106.
Colocando o SCR no circuito a lâmpada deve permanecer apagada. Se acender temos um SCR em curto. Pressionando e soltando S1 o SCR deve disparar e a lâmpada acender. Se a lâmpada não acender ou apagar quando soltarmos S1 o SCR tem problemas.
A lâmpada deve permanecer acesa mesmo depois que soltarmos o interruptor de pressão S1 para um SCR bom. Para SCRs menos sensíveis o resistor em série com S1 pode ser reduzido. Para SCRs que exigem mais de 50 mA ou em torno disso para o disparo o resistor deve ser de 33 ou 47 ohms.
