Che cos'è un raddrizzatore controllato al silicio?
Un raddrizzatore controllato al silicio (SCR) è un dispositivo a semiconduttore progettato per commutare e controllare carichi ad alta corrente. L'SCR è essenzialmente un controller di corrente che si basa su una tensione di trigger fornita esternamente per l'accensione. I dispositivi SCR dispongono anche di un valore di corrente di mantenimento preimpostato al di sotto del quale non eseguiranno neppure se accesi. Ciò consente di controllare quando il dispositivo si accende e la corrente minima che passerà. I raddrizzatori controllati al silicio sono in genere utilizzati in applicazioni ad alta corrente e alta tensione sebbene si trovino spesso in sistemi a bassa tensione come i dimmer per lampade.
Gli SCR sono costituiti da quattro strati alternati di materiali semiconduttori p e n. Un cavo esterno, noto come gate, è collegato al secondo strato p. Il gate viene utilizzato per fornire la tensione di trigger che fa sì che l'SCR si accenda e inizi a condurre. I wafer a semiconduttore sono formati in un pellet compatto contenuto in un involucro di molibdeno o tungsteno. L'involucro è dotato di un prigioniero filettato su un'estremità per consentire il collegamento di un dissipatore di calore con il cancello e i cavi di ingresso principale situati sull'altra estremità.
Il raddrizzatore controllato al silicio rimarrà inattivo o aperto fino a quando non viene ricevuto un impulso di gate o trigger predeterminato a quel punto il dispositivo si accenderà e consentirà il passaggio della corrente. Una volta acceso, la tensione del gate può essere rimossa e l'SCR continuerà a condurre fino a quando il flusso di corrente non scende al di sotto di un livello preimpostato. Questo minimo preimpostato è noto come la corrente di mantenimento del dispositivo; anche se l'SCR riceve un impulso di gate, non si accenderà se la corrente di alimentazione principale è inferiore a questo livello. Queste caratteristiche rendono il raddrizzatore controllato al silicio e il componente ideale per la commutazione della corrente strettamente controllata.
Anche la tensione di gate del raddrizzatore è una funzione variabile nel suo funzionamento. Ogni raddrizzatore controllato al silicio ha una tensione nominale del gate di soglia al di sotto della quale il dispositivo non si attiverà. Questa funzione offre ai progettisti di circuiti un controllo e una flessibilità aggiuntivi sulle condizioni di commutazione dei raddrizzatori. Il circuito di controllo del cancello è spesso dotato di un dispositivo di protezione noto come snubber. Ciò impedisce improvvisi aumenti di tensione applicati al raddrizzatore inducendo l'accoppiamento capacitivo nel cancello e accendendolo inavvertitamente.
L'SCR viene generalmente utilizzato in circuiti che presentano valori di corrente e tensione molto elevati. I moderni SCR possono commutare comodamente valori di potenza superiori a un milione di watt e sono diventati parte integrante delle conversioni di corrente alternata (CA) ad alta tensione (CC) ad alta tensione. Queste varianti pesanti sono spesso raffreddate ad acqua e sospese in enormi pile dai soffitti delle strutture di trasferimento di energia. Un SCR può anche essere trovato in applicazioni domestiche che utilizzano livelli di potenza molto più bassi come controllori di motori, regolatori di riscaldamento e dimmer di grandi dimensioni.