Qu’est-ce qu’un redresseur contrôlé au silicium ?

Un redresseur contrôlé au silicium (SCR) est un dispositif semi-conducteur conçu pour commuter et contrôler des charges à courant élevé. Le SCR est essentiellement un contrôleur de courant qui s’appuie sur une tension de déclenchement externe pour s’allumer. Les dispositifs SCR disposent également d’une valeur de courant de maintien prédéfinie en dessous de laquelle ils ne seront pas conducteurs même s’ils sont allumés. Cela permet de contrôler le moment où l’appareil s’allume et le courant minimum qu’il passera. Les redresseurs contrôlés au silicium sont généralement utilisés dans les applications à courant élevé et à haute tension, bien qu’ils soient souvent présents dans des systèmes à basse tension tels que les gradateurs de lampe.

Les SCR sont constitués de quatre couches alternées de matériaux semi-conducteurs p et n. Un fil externe, connu sous le nom de grille, est connecté à la deuxième couche p. La porte est utilisée pour fournir la tension de déclenchement qui fait que le SCR s’allume et commence à conduire. Les plaquettes semi-conductrices sont formées en une pastille compacte contenue dans un boîtier en molybdène ou en tungstène. Le boîtier est équipé d’un goujon fileté à une extrémité pour permettre la fixation d’un dissipateur thermique avec la grille et les fils d’entrée principaux situés à l’autre extrémité.

Le redresseur contrôlé au silicium restera inactif ou ouvert jusqu’à ce qu’une porte ou une impulsion de déclenchement prédéterminée soit reçue, point auquel l’appareil s’allumera et laissera passer le courant. Une fois allumé, la tension de grille peut être supprimée et le SCR continuera à conduire tant que le flux de courant ne descend pas en dessous d’un niveau prédéfini. Ce minimum prédéfini est appelé courant de maintien de l’appareil ; même si le SCR reçoit une impulsion de porte, il ne s’allumera pas si le courant d’alimentation principal est inférieur à ce niveau. Ces caractéristiques font du redresseur contrôlé au silicium un composant idéal pour une commutation de courant étroitement contrôlée.

La tension de grille du redresseur est également une fonction variable dans son fonctionnement. Chaque redresseur contrôlé au silicium a une tension de grille de seuil nominale en dessous de laquelle le dispositif ne s’activera pas. Cette caractéristique donne aux concepteurs de circuits un contrôle et une flexibilité supplémentaires sur les conditions de commutation des redresseurs. Le circuit de commande de grille est souvent équipé d’un dispositif de protection appelé amortisseur. Cela empêche les augmentations soudaines de la tension appliquée au redresseur d’induire un couplage capacitif dans la grille et de l’allumer par inadvertance.

Le SCR est généralement utilisé dans les circuits qui présentent des valeurs de courant et de tension très élevées. Les SCR modernes peuvent facilement commuter des puissances nominales supérieures à un million de watts et sont devenus une partie intégrante des conversions de courant alternatif haute tension (CA) en courant continu (CC). Ces variantes robustes sont souvent refroidies à l’eau et suspendues en énormes piles aux plafonds des installations de transfert d’énergie. Un SCR peut également être trouvé dans les applications domestiques utilisant des niveaux de puissance bien inférieurs tels que les contrôleurs de moteur, les contrôleurs de chauffage et les grands gradateurs de lumière.