Silicon Controlled Rectifiers (SCR) onder de knie krijgen – Complete gids

In de industrie worden geregelde apparaten gebruikt. Wat is een regelapparaat?

Regeling

De eenvoudigste regelapparaat is een schakelaar (maakt/verbreekt de schakeling). Voorbeeld: ventilatorsnelheid regelen met een dimmer.

Wat is een SCR?

SCR behoort tot de thyristorfamilie: een halfgeleider met 4 lagen afwisselend P-N-P-N materiaal en drie terminalen (elektroden).

SCR is een driedelige schakelaar: anode, kathode, gate. Een enrichtingsapparaat (stroom alleen één richting).

Drie overgangen: J1, J2, J3. Positieve spanning op anode t.o.v. kathode → J1 en J3 forward biased, J2 reverse biased (depletielayer groeit). J2 houdt SCR UIT → spanning over SCR maximaal (open schakelaar).

Om SCR AAN te zetten: breakover-methode. Verhoog anode-kathode spanning tot breakover spanning (Vbo) → doorbraak bij J2 (minoritairen laden injecteren) → spanning over J3 daalt. Schakelaar open: max spanning over schakelaar, 0V over last. Schakelaar dicht: ideaal 0V over schakelaar, max spanning over last.

Breakover = doorbraak → spanning over schakelaar daalt, stroom stijgt. Maar breakover kan SCR beschadigen. Alternatief: gate-trigger methode. Triggerpuls op gate t.o.v. kathode → J3 forward biased → spanning over SCR daalt, stroom stijgt (karakteristieke kromme).

Twee begrippen in SCR:

1. Latch-stroom (Latching current): Stroom nodig om SCR AAN te zetten.
2. Houdstroom (Holding current): Wanneer stroom onder deze waarde daalt, schakelt SCR UIT.

Voor latch-begrip: twee-transistor analog model. P-N-P-N verdeeld in twee transistoren. Gate-puls → Ig stroom → Q2 geleidt → emitterstroom Q2 = collectorstroom Q2 = basisstroom Ib1 van Q1 → Ia en Ic1 stromen. Gate-puls weg (Ig=0) → transistoren geleiden nog door stroomflow → beide AAN (SCR AAN). Om SCR UIT te zetten: hoofdbekrachtiging onderbreken.

S2 = normaal gesloten schakelaar. S1 open → geen gate-stroom → SCR UIT, max spanning over SCR, LED UIT. S1 dicht → gate-stroom → SCR AAN, spanning over SCR ~0V (praktisch 0,7V), LED AAN.

In mijn volgende artikel bespreek ik SCR-toepassingen en hoe je een SCR test.

IC 741 (Operationele versterker) Basis | Schakeling Werking | Kenmerken

Digitale Logische Poort Tutorial | Basistypen | Hoe het werkt?