Tiristor - Triac 

O tiristor mais vulgarmente utilizado é também conhecido pela designação de SCR (Retificador de Silício Controlado). O tirístor tem como função principal ligar e desligar circuitos com grandes cargas, motores, eletroímanes, aquecedores, etc. Os tirístores trabalham sempre entre dois estados de funcionamento: o corte e a condução, pode por isso afirmar-se que são dispositivos de comutação. É basicamente constituído por quatro camadas de semicondutor, formando uma estrutura p-n-p-n que possui 3 elétrodos (um ânodo, um cátodo e um elétrodo de controle "comando", vulgarmente designado por “gate”). A fig.1 mostra o esquema das junções, a características tensão-corrente e o símbolo utilizado em esquemas elétricos que utilizam o tiristor.

Tiristor (SCR)

O seu funcionamento assemelha-se em alguns aspetos ao de um díodo pelo fato da corrente fluir pelo componente apenas em um sentido, entrando pelo terminal do ânodo e saindo pelo terminal do cátodo.

Polarização Direta

A fig. 1 (b) mostra que em condições de polarização direta ( ânodo positivo em relação ao cátodo), o SCR tem dois estados. Para baixos valores de polarização direta, o SCR apresenta uma alta impedância bloqueando a passagem de corrente. No entanto, há uma pequena corrente de fuga através do tiristor. Quando a polarização direta é progressivamente aumentada, atinge-se um ponto em que a corrente direta aumenta rapidamente, passando o tiristor ao estado de condução. O valor da tensão para o qual se dá este fenómeno, e designada por tensão de rutura (BREAKOVER). Quando o SCR se encontra no estado de condução, a corrente direta é quase exclusivamente limitada pela impedância do circuito externo.

Polarização Inversa

Em condições de polarização inversa (ânodo negativo em relação ao cátodo), o tiristor apresenta uma impedância interna muito alta, sendo apenas atravessado por uma corrente inversa de baixo valor. Esta corrente mantém-se num valor muito baixo, e por conseguinte o tiristor fica bloqueado até que se atinja a tensão inversa limite. Neste ponto dá-se um fenómeno idêntico ao efeito zener nos díodos; a corrente aumenta rapidamente, ocorrendo normalmente a destruição do componente. O valor da tensão inversa capaz de destruir o tiristor varia com o tipo de SCR, sendo de uma maneira geral superior em cerca de 100v à tensão de rutura direta. Em condições de polarização direta, a tensão de rutura pode ser controlada ou variada pela aplicação de um impulso de corrente ao terminal de comando (GATE), conforme pode ser visualizado na fig.2 . Em função do aumento da amplitude do impulso de controle, a tensão de rutura direta diminui, até que a curva se aproxima da característica de um rectificador.

Em condições normais de operação o tiristor é usado com tensões inferiores à da rutura direta, sendo a condução comandada por impulsos de controle de amplitude suficiente para assegurar a passagem à condução no instante desejado. Após o tiristor ter sido disparado pelo impulso de controle, a corrente que o atravessa é independente da tensão ou corrente de controle. O SCR manter-se-á no estado de condução até que a corrente através dele seja reduzida ao valor necessário para manter a condução (corrente de manutenção).
A figura 3 mostra detalhes de construção de um tiristor típico.

Caraterísticas técnicas de um tirístor

• I_GT: Corrente máxima de disparo na gate;
• V_GT: Tensão máxima de disparo na gate;
• V_TM: Queda de tensão máxima em condução;
• I_H: Corrente de manutenção;
• I_TSM: Corrente máxima transitória;
• V_DRM: Tensão máxima repetitiva em estado de não condução;
• I_TRMS: Corrente eficaz máxima em condução.

Tipos de Tiristores

• (CSMT or MCS) composite static induction thyristor;
• (GTO) gate turn-off thyristor;
• (IGCT) Integrated Gate-Commutated Thyristor;
• (MCT) MOS Controlled Thyristor;
• (SIT, SITh) Static induction thyristor;
• (SCS) Silicon Controlled Switch- É um tirístor semelhante ao SCR, mas com dois terminais de disparo, a gate (ou porta) de cátodo(GK), e a gate (ou porta) de ânodo (Ga), permitindo disparo por impulsos positivos ou negativos, respetivamente. Não é muito comum, sendo geralmente de baixa potência. As iniciais SCS significam interruptor controlado de silício.

Triac 

O TRIAC (TRIode for Alternating Current) é um componente formado por dois SCRs (Silicon Controled Rectifier)  internos ligados em paralelo, um ao contrário do outro. Tem três terminais:

MT1 (anodo 1)

MT2 (anodo 2)

Gate (G)

No seu funcionamento básico, o triac ao receber uma tensão na GATE, permite condução entre o MT1 e MT2 de Corrente Alternada.

A figura 4 mostra o diagrama da estrutura, a característica tensão-corrente. o triac tal como o SCR possui três terminais, que são designados por terminal principal nº1 (MT1), terminal principal Nº2(MT2) e o terminal de controle ou comando (gate).
Conforme o diagrama da fig. 4 (b) indica, o triac apresenta características idênticas aos do SCR para polarizações nos dois sentidos.
Com polarização direta (terminal Nº2 positivo em relação ao terminal Nº1) ou polarização inversa (terminal Nº2 negativo em relação ao terminal Nº1), o triac apresenta inicialmente um estado bloqueado passando à condução quando se atinge a tensão de rutura.

Tal como acontece no SCR, a tensão de rutura pode ser controlada pele aplicação de um impulso positivo ou negativo ao eléctrodo de controle. Conforme a amplitude do impulso aumenta, diminui o valor da tensão de rutura.

O triac pode ser considerado equivalente a dois SCR ligados em paralelo e orientados em direções opostas.

Funcionamento do TRIAC

O TRIAC é utilizado para comutar(chavear) corrente alternada . O TRIAC pode ser disparado tanto por uma tensão positiva quanto negativa aplicada no eletrodo de disparo (gate). Uma vez activado, continua a conduzir até que a corrente eléctrica caia abaixo do valor de corte.

Utilização do triac

É utilizado para controlar dispositivos de corrente alterna, permitindo um controle de activação de potências elevadas a partir de correntes na ordem dos miliamperes. Substitui com grandes vantagens os relés na maior parte dos casos. O TRIAC de baixa potência é utilizado em diversas aplicações como controlo de potência para lâmpadas “dimmers”, controlo de velocidade para ventiladores, interruptor de comando de dispositivos de AC, entre outros. Quando usado com cargas indutivas, como motores eléctricos, tem de se assegurar que o TRIAC desligue correctamente no final de cada semi-ciclo de alimentação eléctrica.

Exemplos de utilização:

Interface de ligação de triac a um sinal de um circuito externo

Se existir um sinal positivo na entrada da R1, o fotoacoplador envia um sinal para a porta(gate) do triac que, assim, conduz. Este circuito usa um TIC226 mas podem ser usados outros triacs.

Um exemplo de um circuito para ligar uma lâmpada com um triac e um acoplador ótico.

Controle de luminosidade para lâmpadas incandescentes

A comutação do triac varia a potência recebida pela lâmpada variando a sua luminosidade

Interruptor de potência com triac

Pode ser utilizado para ligar potências maiores em relação ao interruptor de comando, onde, neste caso, circulam apenas alguns miliampéres.

Sequenciador de luzes

Neste caso o triac ao receber um sinal do transistor acende ou não acende uma lâmpada.

Controle Triac

Um exemplo típico de controle de um triac a partir de um transistor BC548.

Control TRIAC com corrente contínua

Um triac pode ser controlado por corrente contínua, uma pilha ou bateria por exemplo, permite que, com tensões baixas 3 volts, 6 volts, 9 volts controlar dispositivos que funcionem a 220 V com corrente alternada.

Como testar triac/tiristor

Têm como base de funcionamento que, ao receberem um sinal na GATE, conduzem. O tiristor num sentido o triac em ambos. O seguinte circuito destina-se a imjetar um sinal (+ ou -) na gate e assim acender um LED verde se a condução existir.