Un raddrizzatore controllato al silicio (SCR) è un dispositivo a semiconduttore progettato per commutare e controllare carichi di corrente elevata. L’SCR è essenzialmente un controller di corrente che si basa su una tensione di trigger fornita dall’esterno per accendersi. I dispositivi SCR dispongono inoltre di un valore di corrente di mantenimento preimpostato al di sotto del quale non condurranno anche se accesi. Ciò consente di controllare quando il dispositivo si accende e la corrente minima che passerà. I raddrizzatori controllati al silicio sono generalmente 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 semiconduttori sono formati in un pellet compatto contenuto in un involucro di molibdeno o tungsteno. L’involucro è dotato di un perno filettato su un’estremità per consentire il collegamento di un dissipatore di calore con il gate e i cavi di ingresso principali situati sull’altra estremità.
Il raddrizzatore controllato al silicio rimarrà inattivo o aperto fino a quando non viene ricevuto un gate predeterminato o un impulso di trigger, a quel punto il dispositivo si accenderà e consentirà il passaggio della corrente. Una volta acceso, la tensione di gate può essere rimossa e l’SCR continuerà a condurre finché il flusso di corrente non scende al di sotto di un livello preimpostato. Questo minimo preimpostato è noto come 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 di corrente strettamente controllata.
Anche la tensione di gate del raddrizzatore è una funzione variabile nel suo funzionamento. Ciascun raddrizzatore controllato al silicio ha una tensione di gate di soglia nominale al di sotto della quale il dispositivo non si attiverà. Questa caratteristica 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 che aumenti improvvisi di tensione applicata al raddrizzatore inducano l’accoppiamento capacitivo nel gate e lo accendano inavvertitamente.
L’SCR viene generalmente utilizzato in circuiti che presentano valori di corrente e tensione molto elevati. I moderni SCR possono commutare comodamente potenze nominali superiori a un milione di watt e sono diventati parte integrante delle conversioni da corrente alternata (CA) a corrente continua (CC) ad alta tensione. Queste varianti per impieghi gravosi sono spesso raffreddate ad acqua e sospese in enormi pile dai soffitti degli impianti di trasferimento di potenza. Un SCR può essere trovato anche in applicazioni domestiche che utilizzano livelli di potenza molto più bassi come controller del motore, controller del riscaldamento e dimmer di luce di grandi dimensioni.