Apostila Eletrônica III, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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O primeiro transistor. (Cortesia de AT&T, Laboratórios Bell.)

Tiristores

O nome tiristor é definido pelo IEC (International Eletrotechnical Comission) como um dispositivo semicondutor biestá- vel, contendo três ou mais junções, que pode ser chaveado de um estado de corte para um estado de condução e vice-versa. O termo “tiristor”, além de definir uma classe de componentes eletrônicos, é freqüentemente usado como sinônimo de SCR. A pala- vra tiristor vem do grego e significa “porta”. SCR (Silicom Controled Retifier) O SCR é um componente da família dos tiristores, e o seu nome significa: Retificador Controlado de Silício. O retificador controlado de silício ou diodo controlado de silício é um dispositivo semicondutor de 4 camadas alternadas de dopagem do tipo P e N. Ao contrário dos transistores bipolares e dos fets (fets = transistores de efeito de campo), que podem trabalhar como am- plificadores lineares ou como chaves, o SCR só funciona como chave. Nos últimos anos, tem sido fabricado SCR’s para controlar potências da ordem de 10 M W, com capacidade de corrente da ordem de 3KA e tensões de bloqueio de até 5KV. A faixa de freqüência atinge até 10kHz, permitindo aplicações em altas freqüências. Símbolo do SCR: Princípio de funcionamento: O SCR é um diodo de silício com um terceiro terminal para fins de controle. Foi escolhido o silício, devido a sua alta capacidade de suportar altas temperaturas conseqüentemente conseguindo controlar elevada potência. A operação básica do SCR é pouco diferente da do diodo semicondutor de 2 camadas. Os dois só devem conduzir em apenas um sentido, sendo que o SCR pode não conduzir também no sentido direto. Nesta situação só passaria conduzir se recebesse um comando (pulso positivo) no gate. Conduzindo o SCR voltaria a deixar de conduzir, quando a corrente que passa por ele ficasse abaixo da corrente de manutenção (IH= corrente de manutenção, é a menor corrente de ânodo capaz de manter o SCR no estado de condução). Curva Característica Volte x Ampère de um SCR: OBS.: IG4 > IG3 > IG2 > IG1 > IG0= Observando a curva característica acima, percebemos que em relação à polarização reversa (VAK<0), não existe nenhuma novidade, pois o SCR possui, em polarização reversa, comportamento semelhante a de um diodo. Para polarização direta (VAK>0), pode-se perceber que o ponto onde inicia a condução, depende da corrente aplicada no gatilho, ocorrendo em um valor de VAK mais baixo à medida que aumenta IG. A justificativa para este fato é que uma injeção maior de portadores na região de gatilho, permite que o fenômeno de avalanche que dá início ao processo regenerativo que mantém o SCR em condução, ocorra em um menor valor da tensão VAK. Para um valor de IG igual a IGT, o SCR se comporta exibindo características semelhantes a um diodo comum, polarizado diretamente, vencendo facilmente a barreira de potencial, VAK1V. A (Ânodo) K (Cátodo) G (Gate) (Porta) IG4 IG3 IG2 IG1 IG0= Corrente de manutenção IH Máxima tensão repetitiva de bloqueio no sentido direto VDRM Pico não repetitivo da tensão de bloqueio no senti- do direto. ( IGT ) corrente de gate que força o SCR a se compor- tar como um diodo comum. Máxima tensão reversa repetitiva IA VAK Máxima tensão reversa não repetitiva

Estrutura em barras do SCR: Análise da estrutura do SCR sendo polarizada: Polarização Reversa: Observando a estrutura do SCR vê-se que para VAK<0, o que corres- ponde a polarizarmos inversamente este componente, existem duas junções polarizadas inversamente (J1 e J3) e uma polarizada diretamente (J2). Nesta condição não haverá passagem de corrente significativa. A aplicação de corren- te de gatilho nesta situação, faria fluir uma corrente de fuga de ânodo, de valor aproximadamente igual a corrente de gatilho causando um super aquecimento

da junção, podendo danificar o componente.

Polarização Direta: Em polarização direta haverá duas junções polarizadas diretamente (J 1 e J 3 ) e uma polarizada inversamente (J 2 ). Esta polarização reversa em J 2 , difi- culta bastante o fluxo de corrente, havendo apenas uma corrente de fuga de baixo valor. Se aplicarmos um pulso de corrente no terminal de gatilho, os portadores injetados causarão um fenômeno de avalanche na junção J2, fazendo com que a corrente de ânodo aumente bastante, sendo limitada apenas pela impedância externa conectada em série com o SCR (impedância externa é a carga). Reestruturando de uma outra forma a representação em barras do SCR: Baseado-nos na reestruturação do SCR tiramos o seu circuito equivalente:

• transistor T1=PNP
• transistor T2=NPN Polarização do circuito equivalente do SCR: No circuito a seguir ao fecharmos a chave CH1, polarizamos o SCR diretamente (ânodo positivo e cátodo negativo). En- tretanto, o mesmo não entrará em condução, pelo fato de IC2 e IC1 serem quase zero, com isso tornando as correntes de base (IB e IB1) praticamente igual a zero, mantendo os transistores T2 e T1 em estado de corte.

P 1

P 2

N 1

N 2

anodo catodo gate (-) (+)

J

J

J

P 1

P 2

N 1

N 2

anodo catodo gate

J

J

J

Ânodo T Gate T Cátodo

P

P

N

N

ânodo cátodo gate

P

N N

P P

N

A

G

K

T 2

T 1

Comutação de Tirirstores SCR: Comutar um SCR, significa levá-lo ao estado de bloqueio. Em outras palavras, a comutação se completa, quando cessa a condução de corrente no sentido direto e a reaplicação de tensão direta entre ânodo e cátodo do SCR, não consegue restabelecer a condução do mesmo. Existem três métodos principais de provocar o bloqueio do SCR: 1) Comutação natural: Quando se reduz a corrente de ânodo abaixo de um valor mínimo IH (IH= corrente de manutenção), o SCR comuta (des- liga). A corrente de manutenção tem um valor baixo, normalmente cerca de 1000 vezes menor que a corrente nominal do dispositi- vo. Em um circuito CA, a corrente normalmente passa pelo zero em algum ponto, levando desta forma o SCR ao bloqueio. Entretanto em circuito CC, uma vez que a tensão entre ânodo e cátodo permanece positiva, a corrente de ânodo só pode ser reduzi- da pela abertura de uma chave, pelo aumento da impedância de carga ou desviando parte da corrente de carga através de um circui- to paralelo com o tiristor, ou em outras palavras, curto-circuitando o SCR.

2. Comutação por Polarização Reversa: O circuito de SCR alimentado com tensão CA, tem suas correntes invertidas a cada troca de semiciclo da tensão da rede, polarizando inversamente os SCR (cátodo positivo e ânodo negativo), provocando desta forma o bloqueio dos SCR. Forma esta de comutar os SCR é conhecido por comutação por fase ou comutação pela rede. Em circuito CC deve-se arranjar um meio de aplicar- se uma tensão reversa entre os terminais de ânodo e cátodo, nem que seja pelo auxílio de uma fonte externa, de modo a provocar o bloqueio do SCR pela inversão da corrente de ânodo.
3. Comutação por pulso de corrente: Existem certos dispositivos eletrônicos especialmente construídos, que conseguem bloquear pela aplicação de um pulso de corrente negativa aplicada em seu gate. Esta corrente negativa provoca um acréscimo da corrente necessária para manter o SCR conduzindo (corrente IH), a ponto de esta superar a corrente de carga. Desta forma o SCR comuta. Um caso especial deste tipo de SCR é o GTO, SCR com desligamento pelo gate.

Circuitos para controle de potência usando SCR:

Controle de fase de 0 a 90. O circuito a seguir representa o controle de fase mais simples que se pode construir, empregando-se o SCR. Este circuito pode controlar luminosidade de uma lâmpada, velocidade de motores e outras cargas. A potência entregue a carga pode ser expres- sa em termos do produto da tensão média pela corrente requerida pela carga. Variando-se o ângulo  ( = ângulo de disparo do SCR) varia-se VL médio na carga e, por conseqüência, a potência da mesma. Considerando-se o semiciclo positivo, na proporção que a tensão de alimentação cresce, a tensão de gate cátodo cresce. Surge então uma corrente de gate, que é limitada pela resistência do potenciômetro R. Se esta resistência for de valor pequeno, a corrente de disparo será atingida com um valor de tensão VCA baixo. Se o valor da resistência for alto, o ângulo  será maior. Este circuito só permite o controle de 0 a 90, porque a corrente de disparo esta em fase com a tensão da rede, que atinge o seu valor máximo exatamente em  = 90. Se o SCR não disparou até este valor, não irá disparar , pois de 90 em diante, a tensão de gate e a tensão entre ânodo cátodo decrescem, tornando quase impossível o disparo deste tiristor. O diodo colocado em série com o terminal de gate, serve para proteger a junção gate cátodo, de uma polarização inversa (corrente contrária de gate). Esta polarização inversa poderia acontecer, durante o semiciclo negativo da rede, fração de período em que o SCR não deve conduzir. Controle de fase de 0 a 180. Para obter-se o controle de 0 à 180, recorre-se a circuitos RC. O elemento principal deste tipo de controle é o capacitor que possibilita obter um retardo no tempo de disparo do SCR. O instante que a tensão de disparo será atingida, dependerá dos valo- res de R2, R1 e C, que formam o conhecido circuito RC, que nos fornece a “constante RC”. A tensão de disparo é resultado do valor de tensão sobre o capacitor, subtraído da tensão sobre o diodo D1, como a tensão do capacitor sofre uma defasagem (atraso) em relação a tensão da rede, é possível atingir um valor crescente de tensão sobre o gate, mesmo depois de termos ultrapassado o valor da tensão de pico da rede. Desta forma podemos provocar o disparo do SCR além dos 90 até bem próximo dos 180. O diodo D2, quando polarizado diretamente, permite que o capacitor C se carregue rapidamente. Esta carga ocorre em fase com o semiciclo negativo (até 270) , fazendo com que no capacitor, se forme uma diferença de potencial negativo bastante elevado. Este potencial negativo contribui no atraso que irá provocar, com a descarga de todo este potencial somado ao tempo que o capacitor irá levar para atingir um potencial positivo, que possibilite o disparo do SCR, numa faixa muito ampla de tensão da rede, de 0 à 180 (aproximadamente).

A

K

G

VCA

D R R CARGA wt wt   V carga

VCA

Circuito que permite o controle dos dois semiciclos de uma rede alternada, utilizando-se retificador em ponte: Percebe-se que os circuitos anteriores só permitem a condução do SCR nos semiciclos positivos, o que se torna inconveni- ente, para alguns tipos de cargas. Para obter-se controle completo, nos dois semiciclos, adiciona-se uma ponte retificadora ao cir- cuito. Note que este circuito, permite que a carga, colocada antes do retificador em ponte, receba uma corrente alternada com valor de tensão média ajustável, pelo controle do ângulo de disparo do SCR. O circuito do SCR recebe corrente unidirecional pul- sante, o que garante sua condução nos dois semiciclos da tensão de entrada. A carga pode ser instalada opcionalmente, em série com o ânodo do SCR, a corrente na carga nesta nova situação seria igual a corrente de ânodo, conseqüentemente, unidirecional pulsante. Ao final de cada semiciclo da onda retificada, a tensão cai a zero possibilitando o bloqueio do SCR. Este tipo de circuito (com ponte retificadora) é confiável para cargas resistivas, mas para cargas reativas torna-se necessá- ria uma análise mais detalhada, uma vez que o tempo disponível para cortar o SCR (VAK=0) é muito pequeno. Desta forma a defasagem existente entre a tensão VAK e a corrente IA podem tornar quase impossível a tarefa de provocar o bloqueio do tiristor SCR.

Outros circuitos retificadores, que empregam o SCR, para controlar o valor médio da tensão retificada

de saída.

Circuito Retificador Trifásico controlado de meia onda: wt wt 

V carga

VCA

A

K

G

VCA

D C R R CARGA D wt wt 

V

carga

VCA

A

K

G

D C R R

CARGA D

carga opcional VCA A SCR1 IO VA Vo CARGA VC VB SCR C B SCR R S T SCR1 SCR2 SCR D1 D2 D

CARGA

IO

Circuito Retificador Trifásico semicontrolado de onda Completa ou em Ponte.

• 3 28/02/08 13:
• Tiristores Título pág.
• Retificador Controlado de Silício
• Estrutura do SCR
• Circuito Equivalente
• Disparo do SCR
• Comutação do SCR
• Circuito de Controle
• Tabela com alguns SCR
• Prática Testando SCR
• Prática: Controle de Potência com SCR
• Exercícios
• O tiristor GTO
• O tiristor DIAC
• O tiristor TRIAC
• Exercícios
• Aula prática usando TRIAC
• Transistor de Unijunção
• Prática com o UJT
• Regulador de Tensão de Gerador
• Exercícios
• Transistor de Unijunção Programável
• TCA 785 controlando tiristores
• Tiristor acionado por FET (MCT)
• Gráfico comparativo
• Exercícios
• Fotoemissores e fotossensores
• LDR
• Células fotovoltaicas
• Diodo Emissor de Luz
• Fotodiodo
• Fototransistor
• Fotoacopladores
• Exercícios
• Bibliografia
• 10 28/02/08 13:

CEFET-RS

Curso de Eletrotécnica Disciplina de Eletrônica Industrial

Professor: Paulo Eduardo Mascarenhas Ugoski

AVALIAÇÃO PRÁTICA COM TIRISTOR SCR: NOTA:..............

Turma: ............... Data / Hora: ................................... às .....h ....min

Dupla de alunos : - 1 Aluno(a): .....................................................................................................................................

• 2 Aluno(a): .....................................................................................................................................

Testando o componente SCR:

Introdução Temos circuitos eletrônicos de potência que utilizam em suas saídas, o tiristor SCR. Um dos defeitos mais corriqueiros nestes equipamentos, é a “queima” destes tiristores, visto que estes componentes, por estarem na etapa de potência, são muito mais solicitados que qualquer um outro componente do circuito. Mesmo o componente estando “queimado” nem sempre apresenta vestígios externos, visíveis, de suas disfunções. Para sabermos se realmente este componente esta ou não funcionando, um dos métodos é alimentar o circuito, quando possível, e medir as tensões que o mesmo apresenta em seus terminais. Caso a alimentação do circuito não possa ser restabelecida por algum motivo, por exemplo: o circuito provoca a queima de fusíveis, componentes pegam fogo e (ou) o circuito provoca queima dos equipamentos ligados em sua saída. Devemos retirar os componentes suspeitos e testa-los fora do circuito. Componentes a serem utilizados: SCR’s e resistores. Equipamentos utilizados: multímetro analógico e fonte cc. Teste: Introdução: Para testarmos o componente devemos identificar os seus terminais. Observe os desenhos abaixo: Símbolo: Representação física: Procedimento:

a) Usando o multímetro na escala mais baixa do ohmímetro (R x 1), iremos medir as resistências encontradas entre os terminais

do SCR, dois terminais verificados de cada vez.

b) Medição de resistência elevada (tendendo ao infinito) entre os terminais de Ânodo e Cátodo, quando diretamente ou inversa-

mente polarizados.

c) Polarizando os terminais de Ânodo e Cátodo diretamente, encontraremos resistência elevada. Posicionando o terminal positivo

do ohmímetro de forma a conseguir aplicar um pulso positivo no terminal de gate, sem deixar de continuar tocando no terminal de ânodo, verificaremos o disparo do SCR (resistência de valor baixo). Mantendo os terminais de Ânodo e cátodo “alimentados”, vamos desencostar o terminal positivo do gate e o SCR deverá manter-se conduzindo, salvo SCR’s de grande porte, que podem deixar de conduzir, visto que a corrente fornecida pelo ohmímetro pode ser inferior a corrente IH. O ohmímetro pode não ser capaz de disparar alguns SCR’s de porte maior. Para efetuarmos o teste podemos fazer uso de uma fonte de tensão CC. Polarizando âno- do positivo em relação ao cátodo, em série com um resistor, o SCR deve se manter cortado até o momento que aplicamos um pulso de corrente no gate, situação que o SCR deverá disparar e manter-se conduzindo, mesmo depois de retirado o pulso da porta.

d) A medição de resistência resultará em valor elevado, quando estivermos verificando os terminais de gate e ânodo.

e) Medindo a resistência entre gate e cátodo, encontraremos um valor baixo, quando gate for positivo em relação ao cátodo. Quan-

do gate receber tensão negativa em relação ao cátodo, a resistência será baixa tendo valor superior ao anterior. A (Ânodo) K (Cátodo) G (Gate) (Porta)

K

G

A

A

K A G

A

K A G

A

K

D R3 G

VCA

C R R CARGA D CEFET-RS

Curso de Eletrotécnica Disciplina de Eletrônica Industrial

Professor: Paulo Eduardo Mascarenhas Ugoski

AVALIAÇÃO PRÁTICA: CONTROLE DE POTÊNCIA COM TIRISTOR SCR: NOTA:..............

Turma: ............... Data / Hora: ................................... às .....h ....min

Dupla de alunos : - 1 Aluno(a): .....................................................................................................................................

• 2 Aluno(a): ..................................................................................................................................... Componente a ser ensaiado: SCR em placa de Circuito Impresso. Circuito examinado: Controlador de fase de 0 à 180 com SCR (controlador de potência) Instrumentos; fonte de tensão AC de 60 Volts e osciloscópio. Diagrama Eletrônico: Procedimento: Ensaiar o circuito do controlador de potência, anotando todos os dados obtidos, de forma a apresentar estes resultados em um relatório, constando em um gráfico as tensões visualizadas no osciloscópio e seus respectivos valores principais Ensaio:
• acrescentar no diagrama desenhado acima, os valores nominais dos componentes do circuito recebido, certifique-se de que todos os componentes contidos no circuito impresso, estão representados corretamente no diagrama;
• identificar os pontos de alimentação, deste circuito baseado na observação do seu diagrama esquemático;
• alimentar o circuito utilizando tensão alternada de 60 Volts 60Hz, fornecida pela bancada;

Medições Utilizando o osciloscópio: Regular o potenciômetro para três valores distintos. 1) Potenciômetro com valor má-

ximo, tomando o cuidado para que a carga apresente alguma tensão visível na tela do osciloscópio; 2) Potenciômetro com valor médio; 3) Potenciômetro com valor mínimo.

• medir as tensões de ânodo em relação a massa;
• medir as tensões de gate em relação a massa;
• medir as tensões na carga e tensões entre ânodo e cátodo.

Usando os dois canais do osciloscópio: (NUNCA USE AS GARRAS JACARÉS EM DOIS PONTOS DISTINTOS)

• observe as formas de ondas encontradas na entrada do circuito e a tensão entre ânodo e cátodo;
• observe as formas de ondas encontradas na entrada do circuito e a tensão sobre o capacitor;
• observe as formas de ondas encontradas sobre a carga e a tensão entre ânodo e cátodo do SCR (use o canal 2 com a ponteira positiva no cátodo e a garra jacaré no ânodo, o canal 1 com a ponteira positiva do lado da tensão positiva e a garra jacaré também no ânodo do SCR);

t t t t t

VCA

VC

VG

VAK

Vcarga Desenhe as formas de ondas, tensão em função do tempo, encontradas na observação feita usando os dois canais do ins- trumento para os três ajustes das tensões de disparo: 1) Máxima tensão na carga; 2) tensão média na carga, disparo aos 90 do SCR e 3) tensão mínima na carga, disparo próximo aos 180. Conclusões: ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. EXERCÍCIOS:

Circuito aplicativo para o GTO: Funcionamento do circuito ao lado: Quando aplicarmos uma tensão em VI o GTO deverá conduzir imediatamente, visto que o ânodo deste estará com uma tensão positiva em relação ao cátodo. O cátodo por sua vez terá tensão igual a zero, em relação a massa. O gate deverá ter tensão positiva (Vz), em relação ao cátodo, sufi- ciente para provocar a condução do GTO. Nesta situação inicial, a tensão de saída (VO) deverá ser zero. O capacitor começará a se carregar por meio do GTO, aumentando gradualmente sua diferen- ça de potencial (VO). Quando a tensão sobre o capacitor ultrapas- sar a tensão de gate (Vz), o gate do GTO estará com tensão negati- va em relação ao cátodo, provocando uma corrente inversa no gate. Esta corrente vai aumentando até que atinja um valor suficiente para provocar o bloqueio do GTO. A tensão em VO, neste instante, será superior a Vz. Como o GTO bloqueou, o capacitor deverá se descarregar por P e R2 até que atinja tensão inferior a VZ, provocando desta forma uma tensão positiva no gate, podendo a mesma provocar um novo disparo do GTO. O ciclo deve se repetir até a retirada da alimentação do circuito. Modificando o valor do po- tenciômetro P poderemos provocar variações no período de funcionamento do circuito. Aumentando P aumentaremos o período e diminuindo P diminuiremos o período. Aplicações: Os GTO’s são uma das poucas opções do projetista para tensões acima de 1000 V e correntes acima de centenas de ampé- res, com limitações de emprego, por trabalhar em baixas freqüências de chaveamento. Fora desta faixa os transistores bipolares, FET ou IGBT são mais utilizados. O GTO teve seu auge de pesquisas e utilização comercial na década de 70. Exemplo de aplicação: No-break, inversores de freqüência, controladores de motores CC, ... Recentemente os projetistas têm preferido utilizar um grupo de transistores em parale- lo, do que um único GTO. A razão é que o desligamento dos GTO exige um circuito condicionador de sinal, de corrente da mesma ordem de grandeza de IA. Gerar este pulso para GTO’s, com IA da ordem de 1000 A, não é muito comum. DIAC (Diodo de Corrente Alternada): O DIAC é um componente de dois terminais, de baixa potência, basicamente formado por uma associação paralelo- inversa de camadas semicondutoras, possibilitando o disparo nos dois sentidos. A curva característica do dispositivo mostra clara- mente que há uma tensão de avalanche em cada sentido de condução. Esta possibilidade de conduzir em ambos os sentidos, é explorada em aplicações que necessite de corrente alternada para funcionar. Curva Característica: Estrutura em Barras:

Vo

VI

• R GTO P DZ C R (I) VBR IBR (V) IBR VBR Corrente de avalanche Tensão de avalanche N 1 P N P2 N Ânodo 1 Ânodo

Note que não existe terminal de cátodo. Temos um terminal de ânodo 1 (ou eletrodo1) e um terminal de ânodo 2 (ou ele- trodo 2). Quando polarizamos ânodo 1 com tensão positiva em relação ao ânodo 2, as camadas responsáveis pela condução, ou não, da corrente serão: P1, N2, P2, N3. Quando polarizamos ânodo 1 com tensão negativa em relação ao ânodo 2, as camadas responsáveis pela condução, ou não, da corrente serão: P2, N2, P1, N1. Funcionamento do DIAC: O DIAC ao ser polarizado, praticamente não conduz, circuito aberto, deixando passar apenas uma corrente de fuga, qua- se igual a zero, até que a tensão sobre seus terminais, ultrapasse a tensão de avalanche. Deste ponto em diante ele passa a conduzir intensamente (dispara), sua resistência interna cai consideravelmente e a corrente será máxima. Ele se comporta desta forma, para correntes que circulem num e noutro sentido O processo de condução é interrompido, quando a corrente que passa pelo DIAC, fica inferior a um valor mínimo necessário para mantê-lo conduzindo, então ele corta. Cortado o DIAC apresentará resistência quase infinita e só voltará a conduzir, quando houver um novo disparo. A tensão capaz de provocar o disparo do DIAC está na faixa de 20 a 40 V. Símbolos usados para representar o DIAC:

• Símbolo mais usado na representação do DIAC. Circuito equivalente ao DIAC: Estudo do funcionamento do DIAC, pela analise do comportamento de seu circuito equivalente, quando submetido a uma polarização por fonte de tensão CC variável. O valor de tensão que a bateria entrega ao circuito, inicialmente é próximo de zero e irá aumentando gradualmente. O circuito do diac deve estar no estado de corte no primeiro instante, mesmo estando o diodo Dz1 polarizado diretamente. A passa- gem de corrente estará interrompida enquanto o diodo Dz2 receber tensão inferior a tensão zener. A carga terá tensão zero sobre seus terminais. Quando a tensão da fonte ultrapassar o valor de tensão do diodo zener 2 (tensão zener) somada a tensão do diodo zener 1 (tensão direta do zener) , fluirá corrente na carga, o diac estará disparado. O diac irá cortar quando a corrente sobre ele, for inferior a um valor mínimo necessário para mantÊ-lo conduzindo (ou disparado). An odo 2 Dz 1 Dz 2 An odo 1 Ânodo 2 Ânodo 1 ***** a) Ânodo 2 Ânodo 1 b) Ânodo 2 Ânodo 1 c) CARGA Ânodo 2 Bateria Dz 1 c/ tensão Dz variável Ânodo 1

VG

VA 2 A 1

I quadrante

TRIAC com possibilidade de disparar. (+VA2A1 e +VG)

II quadrante

TRIAC com possibilidade de disparar. (-VA 2 A 1 e +VG)

III quadrante

TRIAC com possibilidade de disparar. (-VA2A1 e - VG)

IV quadrante

TRIAC com possibilidade de disparar. (+VA2A1 e - VG) Carga R R P DIAC TRIAC C LDR C Métodos de disparar o componente TRIAC: Obs.: o componente TRIAC pode disparar nos quatro quadrantes: Os métodos utilizados para disparar o TRIAC são semelhantes aos usados para disparar o SCR. A diferença exis- te quanto a polarização. O SCR necessita que o terminal de ânodo e o terminal de gate sejam positivos em relação ao ter- minal de cátodo, para que o disparo possa acontecer. Já o TRIAC trabalha com tensão positiva ou negativa, aplicada entre ânodo 2 e ânodo 1, acontecendo o disparo quando o gate recebe tensão positiva ou negativa, em relação ao terminal de ânodo 1, a polaridade não é importante. **Métodos de disparo:

1. Disparo por pulso de gate** (tensão aplicada entre o gate e o terminal de ânodo 1): Esta tensão é de valor pequeno , valor próximo de 1 volt, sua polaridade pode ser positiva ou negativa independente da polaridade existente entre A2 e A1. Basta existir uma diferença de potencial entre os terminais de A2 e A1, o TRIAC estará cortado até que seu gate receba um pulso de corrente, a partir daí, o TRIAC estará conduzindo até que a corrente que passa entre A1 e A2 fique menor que IH. 2) Disparo por sobretensão: Se a tensão aplicada entre os terminais de A2 e A1, de um TRIAC “cortado” , ultrapassar um certo limite, o TRIAC poderá conduzir mesmo sem ter recebido pulso de gate. 3) Disparo por velocidade: Se acontecer uma variação brusca de tensão entre os terminais de A2 e A1, de um TRIAC em corte, pode surgir uma corrente mais intensa de ânodo, provocada por efeito capacitivo das junções sob polarização inversas do TRIAC. Mesmo sem aplicarmos corrente no gate, esta corrente pode ser suficiente para levar o componente ao estado de condução (dispa- ro). 4) Disparo por temperatura: Acontecendo aumento de temperatura sobre as junções inversamente polarizadas, de um TRIAC em estado de corte, deve acontecer um acréscimo da pequena corrente circulante. Se este aumento de corrente for suficiente para pro- vocar o desencadeamento do processo de disparo do TRIAC, o mesmo pode passar a conduzir mesmo sem ter recebido o comando pelo gate. 5) Disparo por radiação: Em TRIAC provido de uma abertura “janela” pode acontecer o disparo por incidência de luz. Esta luz incidente pode provocar um aumento de corrente, que passa pela junção sob polarização inversa, este acréscimo da corrente pode provocar o disparo do componente, mesmo sem a aplicação de um pulso de corrente no terminal de gate. Comutação de Tiristores TRIAC: Comutar um TRIAC que esteja conduzindo, é provocar o bloqueio da corrente que estava circulando por este componente. Para faze-lo conduzir novamente não basta aplicar uma diferença de potencial entre A2 e A1, o gate deve receber um pulso de corrente 1) Comutação Natural: Para um TRIAC em condução, para leva-lo ao corte, basta que a corrente de ânodo tenha valor inferior ao valor da corrente de manutenção (IH) Obs.: Os outros métodos de comutação não funcionam com o TRIAC. Exemplo: Comutação por pulso de gate; comutação por polarização reversa. Aplicações: Circuitos de controle de intensidade luminosa de lâmpadas de filamento; controle de potência de pequenos motores universais (exemplo motor de máquina de costura); controle da potência de estufas; controle de potência de chuveiros elétricos; variador de velocidade de ventiladores; variador de velocidade de furadeiras elétricas; controlador de velocidade de motores de equipamentos eletrodomésticos (liquidificadores, batedeiras); ... Circuito aplicativo para o tiristor TRIAC: controle de iluminação externa, utilizando a luz do sol para controlar o acionamen- to do sistema: Representação Física do TRIAC A 2 A 1 A 2 G

A 2

A 1 A 2 G

Exercícios:

1) Desenhe a curva característica do DIAC: 2) Desenhe dois símbolos que podem representar o componente DIAC: 3) Desenhe o circuito equivalente para o componente TRIAC: 4) Cite cinco maneiras, possíveis, de disparar o componente TRIAC: 5) Assinale abaixo, a alternativa correspondente a característica funcional do TRIAC: ( ) a) bloquear quando houver pulso positivo no gate e tensão VA 2 A 1 ; ( ) b) disparar quando acontecer um pulso negativo na porta; ( ) c) no estado de condução, deixar de conduzir quando for aplicado tensão negativa no gate; ( ) d) no estado de condução, deixar de conduzir quando for aplicado tensão positiva no gate; ( ) e) deixar passar corrente nos dois sentidos sempre que estiver no estado de condução (disparado); 6) Cite quatro aplicações para o componente TRIAC: 7) Desenhe o circuito equivalente ao componente DIAC: 8) Desenhe os gráficos das tensões em função do tempo, correspondentes ao desenho abaixo. Considere que o TRIAC, do circuito abaixo esteja disparando em três situações: a) início dos semiciclos positivo e negativo; b) aos 90 e 270 graus da tensão de entrada e c) ao final dos semiciclos. CARGA N R TRIAC R VCA DIAC C F t t t t t VCA VC VG VA 2 A 1 V carga