SCR:er

En kiselstyrd likriktare (Silicon Controlled Rectifier eller SCR) är en typ av tyristor - en halvledarkomponent som främst används för att styra höga spänningar och strömmar i kraftelektronik. En kiselstyrd likriktares konstruktion består av fyra omväxlande lager av material av p-typ och n-typ (PNPN), som bildar tre övergångar och tre anslutningar: anoden (A), där strömmen kommer in i enheten; katoden (K), där strömmen skickas ut; och grinden (G), som fungerar som styranslutning. I standardläge är den kiselstyrda likriktaren av och blockerar strömflödet även om en spänning läggs på mellan anoden och katoden. Den slås bara på när en liten ström tillförs på grindanslutningen och leder ström tills strömmen sjunker under ett visst gränsvärde (hållström). Genom att lägga på en spänning i motsatt riktning blockeras ytterligare ledning, men den stänger inte av den kiselstyrda likriktaren på egen hand.

Enheten arbetar i flera olika lägen som definierar dess switchningbeteende. I framåtriktat blockeringsläge appliceras en positiv spänning på anoden i förhållande till katoden, men ingen ledning sker eftersom grindsignalen antingen saknas eller är otillräcklig. I bakåtriktat blockeringsläge tillförs en negativ spänning till katoden, vilket förhindrar ledning i backriktningen. När en grindsignal som är tillräcklig appliceras i framåtriktat blockeringsläge övergår den kiselstyrda likriktaren till framåtriktat ledningsläge, varvid ström kan flöda från anod till katod och förblir i detta läge tills strömmen sjunker under gränsvärdet.

Flera viktiga elektriska parametrar definierar den kiselstyrda likriktarens beteende och prestanda. Grindens triggerström (IGT) och grindens triggerspänning (VGT) måste överstiga vissa minimivärden för att komponenten ska börja leda. Latchströmmen (IL) är den minsta ström som krävs för att den kiselstyrda likriktaren ska börja leda. När den kiselstyrda likriktaren leder är hållströmmen (IH) den lägsta ström som krävs för att bibehålla ledning; om strömmen sjunker under denna nivå stängs den kiselstyrda likriktaren av. Avstängningstiden (TOFF) anger hur lång tid det tar för den kiselstyrda likriktaren att sluta leda efter att grindsignalen har försvunnit och strömmen sjunker under gränsvärdet. En viktig faktor för tillförlitlig drift är den viktiga stigningstiden för spänningen i avstängt läge (dv/dt) - om spänningen över den kiselstyrda likriktaren stiger för snabbt i avstängt läge kan den oavsiktligt börja leda utan någon grindsignal.

När man väljer en kiselstyrd likriktare för en specifik tillämpning måste man ta hänsyn till flera viktiga faktorer. Brytspänningen bestämmer den maximala spänning som den kiselstyrda likriktaren kan blockera i frånslaget läge, medan märkspänningen för backspänning är särskilt viktig om den kiselstyrda likriktaren ska användas i kretsar där spänningens polaritet kan ändras. Det är också viktigt att ta hänsyn till hållström, grindens triggerkrav och värmehanteringen. Kiselstyrda likriktare, liksom alla halvledarkomponenter med hög effekt, producerar värme vid drift och kan kräva lämplig kylning för att undvika termisk nedbrytning eller fel. För användare som vill styra tunga laster eller omvandla växelström till likström med noggrannhet är kiselstyrda likriktare en tillförlitlig och hållbar lösning som har visat sig vara effektiv i många industriella och kommersiella tillämpningar.