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Eletrônica de Potência. Cap. 3 Prof. Sérgio Augusto Oliveira da Si lva 
Engenharia Elétrica 
 
 
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3 – TIRISTORES 
 
 Os tiristores são representados por uma família de dispositivos semicondutores controlados, 
usados como chaves eletrônicas, cuja estrutura possui quatro camadas (estrutura pnpn). Dentre os 
tiristores com características estruturais similares pode-se citar: SCR (retificador controlado de silício), 
GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (tiristor controlado por MOS), TRIAC (tiristor triodo 
bidirecional), DIAC (tiristor diodo bidirecional), LASCR (tiristor ativado por luz), e outros. 
O tiristor mais difundido é o SCR. Este dispositivo pode ser empregado em diversas aplicações 
em eletrônica de potência, como por exemplo: Inversores, cicloconversores, retificadores, chaves 
estáticas, choppers, etc. Quanto à velocidade de chaveamento, os SCR's de potência podem ser 
classificados como lentos e rápidos. Os lentos são usados em circuitos com frequência de chaveamento 
menores, como por exemplo, para o controle de fase. Já os rápidos são usados em circuitos com alta 
frequência de chaveamento, onde os tempos de comutação são significativos. Sua faixa de trabalho situa-
se por volta de 5000V/ 5000 A. 
 
3.1 – Representação do SCR 
 
O SCR possui quatro camadas (estrutura pnpn), com três junções pn, como mostrado na Fig. 3.1 
(a). Simbolicamente o SCR pode ser representado pelo desenho mostrado na Fig. 3.1 (b). Dois terminais 
de potência podem ser observados, o terminal positivo (A) e o negativo (K), além de do terminal de 
controle (G). 
O controle do SCR caracteriza-se pelo fato da sua entrada em condução ser controlada através do 
gatilho, a qual é utilizada para fazer o disparo do dispositivo. Considerando o SCR bloqueado, quando a 
tensão no terminal positivo (A) for maior que a do terminal negativo (K) e uma corrente de gatilho 
GI
 
for injetada na porta (G), o SCR é levado do seu estado de bloqueio para o seu estado de condução. A 
porta (G) apenas é utilizada para colocar o dispositivo em condução e não serve para bloqueá-lo. O 
bloqueio é conseguido quando a corrente direta que circula pelo SCR é anulada ou cai abaixo da corrente 
mínima determinada pelo fabricante, chamada corrente de manutenção 
HI
 (holding current). 
 Quando o SCR estiver polarizado diretamente, ou seja, 
0AKV
, as junções 
1J
 e 
3J
 estarão 
polarizadas diretamente enquanto a junção 
2J
 estará polarizada reversamente, impedindo a circulação de 
correntes diretas de níveis elevados. Apenas uma corrente de fuga circulará do ânodo para o cátodo. 
Diferente do diodo, o SCR também bloqueia tensões diretas o que o coloca no estado de bloqueio direto. 
Se a tensão de bloqueio direto for maior que a estipulada pelo fabricante 
BOV
, a junção 
2J
 se romperá 
(ruptura por avalanche) e uma grande corrente no sentido direto poderá circular pelo dispositivo. Apesar 
de ser possível colocar o SCR em condução pelo aumento da tensão direta 
AKV
, na prática é 
recomendável que a tensão 
AKV
 seja mantida abaixo da tensão 
BOV
 para não correr o risco de destruir o 
componente. Sendo assim, a porta de gatilho é usada somente para colocar o SCR em condução. 
 Quando o diodo estiver polarizado reversamente, ou seja, 
0AKV
, as junções 
1J
 e 
3J
 estarão 
polarizadas reversamente enquanto a junção 
2J
 estará polarizada diretamente. Nesta situação o SCR 
estará no estado de bloqueio reverso e apenas uma corrente de fuga circulará pelo dispositivo. É 
recomendável que a tensão de ruptura reversa estipulada pelo fabricante não seja atingida. 
Fig. 3.1 – Representação do SCR.: (a) estrutura pnpn; (b) Símbolo do SCR. 
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3.1.1 – Curva característica ideal do SCR 
 
A curva característica ideal do SCR está mostrada na Fig. 3.2, onde é traçada a curva de corrente 
versus tensão (
tt vxi
). Como pode ser visto pelas curvas “A” e “B” o SCR bloqueia tensões positivas e 
negativas. A pós o disparo, o dispositivo pode ser representado pelas curvas “A” e “C”, assumindo, desta 
forma, as características de um diodo. 
Fig. 3.2 – Curva característica ideal do SCR. 
 
3.1.2 – Curva característica real do SCR 
 
A curva característica ideal do SCR está mostrada na Fig. 3.3, onde é traçada a curva de corrente 
versus tensão (
tt vxi
). 
Observa-se que na região “A” as características de bloqueio do SCR são similares às do diodo. 
Enquanto a tensão reversa não atinge a tensão de ruptura reversa, existe a presença da corrente de fuga 
reversa. Depois de atingida a tensão de ruptura, poderá ocorrer um aumento excessivo da corrente reversa 
e o SCR pode se danificar por excesso de calor. A ordem de grandeza da tensão de ruptura varia de 
dezenas a milhares de Volts, dependendo das características construtivas do dispositivo. 
Na região “B”, no entanto, o SCR poderá passar para a região “C” de duas formas: a primeira é 
quando a tensão 
AKV
 atingir a tensão 
BOV
; a segunda é através do disparo pelo gatilho. Neste caso, 
mesmo que o sinal de gatilho seja removido e supondo que sua corrente direta seja maior que a corrente 
de manutenção, o dispositivo permanecerá conduzindo em função do seu processo regenerativo de 
realimentação, discutido na seção posterior. 
Após a entrada em condução o SCR também se comporta de maneira similar ao diodo, 
apresentando uma queda de tensão direta na ordem de 1 Volt. 
 
Fig. 3.3 – Curva característica real do SCR. 
 
 
 
 
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3.2 – Modelo de um SCR com dois transistores 
 
 Para efeito de análise, um SCR pode ser considerado como dois transistores complementares, um 
NPN (
1Q
) e outro PNP (
2Q
), apresentado na Fig. 3.4 (b). A estrutura básica do SCR mostrada na Fig. 
3.1 (a) pode ser desmembrada para a estrutura mostrada na Fig. 3.4 (a). 
 
3.2.1 – Princípio de funcionamento 
 
 Baseado na Fig. 3.4 (b), considera-se uma tensão positiva polarizando diretamente a junção base-
emissor de 
1Q
 (aplicação de uma corrente de gatilho 
GI
). Isto faz com que o transistor NPN 
1Q
 seja 
ligado, possibilitando a passagem de corrente coletor-emissor que também é a corrente de base do 
transistor PNP 
2Q
. Caso a junção emissor-base de 
2Q
 esteja diretamente polarizada, ou seja, com a 
tensão do anodo mais positiva que o catodo, o transistor PNP 
2Q
 irá conduzir e, consequentemente, irá 
suprir a corrente de base para 
1Q
. Este processo prossegue até que 
1Q
 e 
2Q
 estejam na região de 
saturação e, portanto, ligados. Desta forma, como 
2Q
 supre a corrente de base para 
1Q
 e vice versa, a 
corrente de gatilho 
GI
 pode ser removida sem que haja alteração no funcionamento do SCR. 
 Percebe-se que o SCR irá permanecer no estado de condução até que a corrente direta se anule ou 
fique abaixo da corrente de manutenção, de maneira que o processo regenerativo da realimentação não 
possa mais ser mantido. 
Fig. 3.4 – Modelo de um SCR com dois transistores. 
 
 
3.3 – Perdas no SCR 
 
 As perdas do SCR podem ser relacionadas da seguinte forma: 
 perdas na condução direta; 
 perdas na condução reversa (poderá ser desprezada em função do baixo valor da corrente de 
saturação reversa, tipicamente na faixa de 10
15
 a 10
-6
); 
 perdas na comutação (entrada em condução e bloqueio). 
 
A potência dissipada no SCR é transformada em calor. O aumento da temperatura originária das 
perdas no SCR não deve ultrapassar os limitesimpostos pelo fabricante, pois o dispositivo pode vir a se 
danificar. Desta forma, torna-se necessário calcular estas perdas para mensurar os níveis de temperatura 
no dispositivo e se necessário dimensionar um dissipador de calor adequado. 
 
 
 
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3.3.1 – Perdas em condução 
 
 Em condução, similarmente ao funcionamento do diodo, o SCR pode ser representado por uma 
força-eletromotriz (
TV
) associada em série com uma resistência intrínseca 
Tr
. A tensão 
TV
 situa-se na 
faixa de 1 Volt. 
 Desse modo, a expressão que define as perdas em condução no SCR é dada por 
 
2
efmedON TTTTT
IrIVP
 (1.8) 
 
Onde: 
 
 
TV
= Força-eletromotriz do SCR; 
 
medT
I
= Corrente média no SCR; 
 
efT
I
= Corrente eficaz no SCR; 
 
Tr
= Resistência do SCR. 
 
 
3.3.2 – Perdas na comutação 
 
 Considerando 
onT
t
 e 
offT
t
 os respectivos tempos de entrada em condução e de bloqueio do SCR, as 
perdas de comutação de entrada em condução e bloqueio são dadas, respectivamente, pelas equações 
(3.1) e (3.2). 
 
)ftIV(P swTmaxTRRMTsw onon 6
1
 
(3.1) 
 
)ftIV(P swTmaxTRRMTsw offoff 6
1
 
(3.2) 
 
Onde: 
 
 
RRMV
= Tensão reversa máxima do SCR; 
 
maxT
I
= Corrente máxima do SCR; 
 
swf
= Frequência de chaveamento. 
 
O tempo de entrada em condução 
onT
t
 está relacionado com a amplitude e a velocidade da 
corrente de gatilho. 
 
 
3.4 – Especificações para os valores nominais de um SCR 
 
 É importante, no momento de fazer um projeto, avaliar as formas de onda do circuito que se está 
projetando de modo a especificar o SCR com segurança. Todas as características do dispositivo são 
informadas no catálogo do fabricante como forma de orientar o projetista na escolha correta do 
componente. Alguns dos inúmeros dados especificados em catálogos são citados a seguir: 
 
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 Corrente direta média máxima
)avg(T
I
 (average current): Corrente média que o SCR pode suportar 
quando estiver polarizado diretamente; 
 Corrente direta eficaz máxima
)RMS(T
I
 (RMS current): Corrente eficaz que o SCR pode suportar 
quando estiver polarizado diretamente; 
 Corrente máxima de surto 
TSMI
: corrente máxima que o SCR pode suportar durante um transitório. 
Dependendo do fabricante esta corrente pode chegar a 20 vezes o valor nominal da corrente do SCR; 
 Corrente de disparo 
LI
: Corrente direta mínima que o SCR deve alcançar logo após a corrente de 
gatilho ter sido removida. A duração do sinal de disparo deve ser suficiente para garantir que a 
corrente direta atinja o valor de 
LI
; 
 Corrente de manutenção 
HI
: Corrente direta mínima que deve fluir pelo SCR para mantê-lo em 
condução. Abaixo desta corrente ocorre o desligamento do dispositivo; 
 Tempo de disparo (
onT
): Tempo necessário para o tiristor sair do seu estado de bloqueio para o 
estado de condução; 
 Tempo de desligamento (
offT
): Tempo necessário para o tiristor sair do seu estado de condução para 
o estado de bloqueio; 
 Tensão repetitiva direta 
DRMV
: É a tensão máxima instantânea que o SCR pode bloquear na região 
direta. Um disparo não desejável do tiristor pode acorrer se a tensão direta ânodo-cátodo for maior 
que a tensão de ruptura direta 
DRMV
; 
 Tensão repetitiva reversa 
RRMV
: É a tensão máxima instantânea que o SCR pode bloquear na região 
reversa; 
 Tensão reversa máxima não repetitiva 
RSMV
: É a tensão máxima instantânea que o SCR pode 
bloquear na região reversa não repetitivamente; 
 Máxima temperatura da junção (
maxj
T
): Tensão máxima admitida nas junções do dispositivo sem que 
haja destruição do cristal; 
 Máxima taxa de crescimento da tensão direta 
AKV
 (
dtdv /
): Máxima variação de tensão entre o 
anodo e o catodo sem que o semicondutor seja levado ao seu estado de condução; 
 Máxima taxa de crescimento da corrente direta (
dtdi /
): Máxima variação da corrente de anodo sem 
que o semicondutor seja danificado. Se a corrente de anodo crescer muito rapidamente sem ter havido 
uma expansão adequada da superfície condutora do dispositivo, haverá um excesso de dissipação de 
potência na área de condução. Este problema pode ser resolvido construindo um circuito de disparo 
adequado, que possua uma elevada derivada de corrente de gatilho (gate) possibilitando uma rápida 
expansão da área condutora. 
 
3.5 – Proteção do SCR 
 
 Os fabricantes de SCR especificam a máxima taxa de crescimento da tensão anodo-catodo 
permitida sobre o componente de forma que este não se danifique. Se o 
dtdv
 for muito alto, a corrente 
de carga das capacitâncias associadas às junções pode ser suficiente para disparar o dispositivo. Neste 
caso, fluirá uma corrente de fuga suficiente para iniciar um processo de disparo regenerativo. 
Para contornar estes inconvenientes são usados circuitos amortecedores compostos por resistores, 
capacitores, indutores e diodos, conforme mostrado na Fig. 3.5 (a), (b) e (c). Sua função consiste 
basicamente em reduzir a taxa de variação de tensão sobre o componente. 
 No circuito (a), no bloqueio, a tensão 
AKV
 segue a dinâmica imposta pelo circuito RC, além de 
desviar a corrente de anodo, facilitando a comutação. Quando o dispositivo conduz o capacitor C se 
descarrega através do resistor R desviando a corrente de anodo. Um inconveniente surge na descarga do 
capacitor, pela ocorrência de picos de corrente no tiristor. Isto é contornado pelo circuito (b), onde a 
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descarga pode ser limitada colocando-se um resistor R2 adequado. No circuito (c), esta limitação é feita 
pelo indutor L. 
Fig. 3.5 – Circuito amortecedores de proteção contra 
dtdv
. 
 
3.6 – Circuitos de disparo do SCR 
 
A máxima corrente cc permitida para levar o dispositivo para o estado ligado é fornecida pelo 
fabricante e denominada 
GTMI
. 
As principais características de um circuito de disparo do SCR são: 
 
 Amplificar os sinais de comando oriundos dos estágios de sinais; 
 Fornecer o isolamento adequado entre o comando e o SCR. 
 
 Em algumas aplicações necessita-se de isolamento elétrico entre o circuito de comando e o de 
potência. Tal isolamento pode ser conseguido tanto via transformadores de pulso como através de 
optoacopladores. A Fig. 3.6 apresenta dois circuitos utilizando optoacopladores. 
Na Fig. 3.6 (a) é utilizado um foto-SCR na qual um pulso de curta duração na entrada de um 
diodo emissor de luz infravermelha 
1D
 dispara o foto-SCR 
1T
, que por sua vez dispara o tiristor de 
potência 
2T
. Na Fig. 3.6 (b) o princípio de funcionamento é o mesmo e o tiristor de potência 
2T
 é 
disparado através do foto-transistor 
1rT
. 
 
Fig. 3.6 – Circuito de disparo de SCR's utilizando optoacopladores. 
 
 A Fig. 3.7 mostra um circuito de disparo utilizando um transformador de pulsos. A seguir são 
descritas as funções dos componentes semicondutores que compõem este circuito. 
 
 
pT
- É o transformador de pulsos. Geralmente é construído com núcleos de ferrite e deve possuir 
baixas indutâncias de dispersão; 
 
1rT
 - é o transistor que atua como chave e tem como função amplificar o sinal de comando 
1V
; 
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zD
 - é o diodo zener que tem a função de desmagnetizar o núcleo do transformador 
pT
 no intervalo 
em que o transistor 
1rT
 encontra-se bloqueado; 
 
1D
 - é o diodo de circulação que conduz no intervalo de tempo em que o transformador de pulsos 
está sendo desmagnetizado; 
 
2D
 - é o diodo que impede qualquer desvio da corrente principal de gatilho do SCR; 
 
3D
 - é o diodo que impede a aplicação de qualquer tensão negativa na junção gatilho-cátodo do SCR, 
durante o intervalo de tempo em que o transformador de pulsos está sendo desmagnetizado. 
 
Os resistores 
gR
, 
cR
 e 
bR
 são resistores limitadores de corrente. 
Fig. 3.7 – Circuito de disparo de um circuito de comando SCR's. 
 
 Na Fig. 3.8 encontra-se representado outro circuito de disparo cujas características são similares 
ao circuito apresentado na Fig. 3.7. 
Observa-se neste circuito que um trem de pulsos é utilizado para disparar o SCR. Em muitos 
conversores de potência com cargas indutivas, o período de comutação do SCR depende do fator de 
potência da carga. Nestes casos, são necessários pulsos contínuos de disparo pelo fato do início de 
condução dos SCR's não serem bem definidos. Desse modo, um trem de pulsos é utilizado pelo fato do 
pulso contínuo de disparo aumentar as perdas do SCR. 
Fig. 3.8 –Circuito de disparo de um circuito de comando SCR's. 
 
EXERCÍCIO: Descrever a função dos componentes que compõem o circuito de disparo do SCR mostrado 
na Fig. 3.8. 
 
Bibliografia: 
RASHID, Muhammad H. Eletrônica de Potência. São Paulo: Makron Books, 1999. 
ASHFAQ Ahmed. Eletrônica de Potência. São Paulo: Prentice Hall, 2000. 
BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência. Florianópolis: Editora UFSC.