Was ist ein silikongesteuerter Gleichrichter?
Ein siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR) ist ein Halbleiterbauelement zum Schalten und Steuern hoher Stromlasten. Der SCR ist im Wesentlichen ein Stromregler, der zum Einschalten auf eine extern zugeführte Triggerspannung angewiesen ist. SCR-Geräte verfügen außerdem über einen voreingestellten Haltestromwert, unter dem sie selbst dann nicht mehr leiten, wenn sie eingeschaltet sind. Auf diese Weise können Sie steuern, wann sich das Gerät einschaltet und welcher Mindeststrom fließt. Von Silizium gesteuerte Gleichrichter werden typischerweise bei Hochstrom- und Hochspannungsanwendungen verwendet, obwohl sie häufig in Niederspannungssystemen wie Lampendimmern zu finden sind.
SCRs bestehen aus vier alternierenden Schichten aus p- und n-Halbleitermaterialien. Eine externe Leitung, bekannt als Gate, ist mit der zweiten p-Schicht verbunden. Das Gate wird verwendet, um die Triggerspannung zu liefern, die bewirkt, dass der SCR einschaltet und mit dem Leiten beginnt. Die Halbleiterscheiben werden zu einem kompakten Pellet geformt, das in einem Molybdän- oder Wolframgehäuse enthalten ist. Das Gehäuse ist an einem Ende mit einem Gewindebolzen ausgestattet, um die Befestigung eines Kühlkörpers mit dem Gate und den Haupteingangsleitungen am anderen Ende zu ermöglichen.
Der siliziumgesteuerte Gleichrichter bleibt inaktiv oder offen, bis ein vorgegebener Gate- oder Triggerimpuls empfangen wird. An diesem Punkt schaltet sich das Gerät ein und lässt den Strom fließen. Nach dem Einschalten kann die Gate-Spannung entfernt werden und der SCR leitet weiter, solange der Stromfluss nicht unter einen voreingestellten Wert fällt. Dieses voreingestellte Minimum wird als Haltestrom des Geräts bezeichnet. Selbst wenn der SCR einen Gate-Impuls empfängt, schaltet er sich nicht ein, wenn der Hauptversorgungsstrom unter diesem Pegel liegt. Diese Eigenschaften machen den siliziumgesteuerten Gleichrichter zur idealen Komponente für ein genau gesteuertes Stromschalten.
Die Gate-Spannung des Gleichrichters ist auch eine variable Funktion in seinem Betrieb. Jeder siliziumgesteuerte Gleichrichter hat eine Nenn-Gate-Spannung, unterhalb derer das Gerät nicht aktiviert. Diese Funktion gibt Schaltkreisentwicklern zusätzliche Kontrolle und Flexibilität über die Schaltbedingungen des Gleichrichters. Die Gate-Steuerschaltung ist häufig mit einer Schutzvorrichtung ausgestattet, die als Snubber bekannt ist. Dies verhindert, dass ein plötzlicher Anstieg der an den Gleichrichter angelegten Spannung eine kapazitive Kopplung im Gate induziert und dieses versehentlich einschaltet.
Der SCR wird in der Regel in Schaltungen mit sehr hohen Strom- und Spannungswerten eingesetzt. Moderne SCRs können Nennleistungen von über einer Million Watt komfortabel umschalten und sind ein wesentlicher Bestandteil der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Diese Hochleistungsvarianten werden häufig wassergekühlt und in großen Stapeln von den Decken der Kraftübertragungseinrichtungen abgehängt. Ein SCR kann auch in Haushaltsanwendungen verwendet werden, die viel niedrigere Leistungsstufen verwenden, wie beispielsweise Motorsteuerungen, Heizungssteuerungen und große Lichtdimmer.