Différence Entre Diode et SCR (Thyristor)

Quelles sont les Principales Différences Entre Diode et SCR (Thyristor)?

La diode et le thyristor sont tous deux des commutateurs à semi-conducteurs qui contrôlent le flux de courant. ce sont des commutateurs unidirectionnels utilisés dans les alimentations et autres circuits électroniques pour contrôler et protéger les équipements sensibles. La diode et le thyristor partagent tous deux certaines similitudes, car ils sont tous deux utilisés pour le redressement et le thyristor peut être appelé une diode contrôlée. Mais ils sont très différents les uns des autres en fonction de leur structure, de leur fonctionnement, de leurs évaluations et de leurs applications.

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Avant d’entrer dans la liste des différences entre diode et thyristor, discutons d’abord de leurs bases.

Diode

Une diode est un interrupteur électronique qui permet le courant dans une seule direction. Il s’agit d’un commutateur unidirectionnel non contrôlé principalement utilisé pour la rectification du courant alternatif en courant continu. Il comporte deux couches semi-conductrices et 2 bornes appelées Anode et Cathode. Il permet le courant de l’anode à la cathode et bloque le flux de courant de la cathode à l’anode.

La diode est constituée d’une combinaison de deux couches de matériau semi-conducteur: un matériau de type P et un matériau de type N. La borne connectée à la région P est appelée Anode tandis que la borne connectée à la région N est appelée Cathode. La limite entre la région P et la région N est appelée jonction PN. Par conséquent, une diode a 1 jonction PN.

La diode conduit le courant en polarisation directe et bloque le courant en polarisation inverse. En condition de polarisation directe, la région P (Anode) est connectée à un potentiel (tension) plus élevé que la région N (Cathode). En condition de polarisation inverse, la cathode est connectée à une tension plus élevée que l’anode.

La région P a des trous comme porteurs majoritaires et la région N a des électrons comme porteurs majoritaires. Il y a une région d’épuisement entre la jonction PN qui ne permet pas l’écoulement du courant. Les trous sont des charges positives ou l’absence de charge négative et les électrons sont des charges négatives. Nous savons que, comme les charges, elles se repoussent et que, contrairement aux charges, elles s’attirent les unes les autres. La diode fonctionne sur le même principe.

En condition de polarisation directe, la région P est connectée à + et la région N est connectée à la borne-de la batterie. La batterie pousse le support de charge majoritaire ce qui provoque une attraction entre les deux régions. Cette attraction réduit la largeur de la région d’épuisement, créant ainsi un chemin pour que les porteurs de charge traversent la jonction.

Dans des conditions de polarisation inverse, la polarité de la batterie est inversée. Le potentiel de la batterie tire le porteur de charge majoritaire de la région respective. Il provoque l’arrachement des régions augmentant ainsi la largeur de la région d’épuisement. Les porteurs de charge ne peuvent pas passer la région d’épuisement. Par conséquent, la diode ne conduira pas en polarisation inverse.

Il existe de nombreux types de diodes chaque type est utilisé pour différentes applications. Certaines de ces diodes sont, LED « Diode électroluminescente », Diode Zener, diode Avalanche, Photodiode, Diode Laser, Varactor, Diode Tunnel et diode PIN de base, etc.

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SCR (Thyristor)

Le SCR ou redresseur commandé au silicium est un membre de la famille des thyristors. Il est généralement connu sous le nom de thyristor. C’est un commutateur unidirectionnel contrôlé par semi-conducteur qui a 3 bornes et composé de 4 couches. Il convertit le courant alternatif en courant continu avec commutation contrôlée, suggérée par son nom.

Il comporte 3 bornes : Anode (A), Cathode (C) et Grille (G). L’anode et la cathode sont les bornes principales utilisées pour la conduction du courant tandis que la borne de grille est la borne de commande utilisée pour déclencher ou déclencher le SCR.

C’est un dispositif à quatre couches constitué de couches alternées de matériau semi-conducteur de type P et de type N formant une structure PNPN. Par conséquent, il a 3 jonctions PN. La borne d’anode est connectée à une région P externe tandis que la cathode est connectée à une région N externe. Alors que la porte est connectée à la région P centrale.

La figure suivante ci-dessous montre la structure et une représentation symbolique d’un thyristor.

Le SCR fonctionne en trois modes: Blocage direct, Conduction directe et Mode de blocage inverse. En mode de blocage direct, le SCR est connecté en polarisation directe sans impulsion de déclenchement au niveau de la grille. Dans ce mode, le SCR ne se conduit pas.

En mode de blocage inverse, le SCR est connecté en polarisation inverse. Le SCR ne conduit pas dans ce mode même s’il y a un signal de commande.

En mode de conduction directe, le SCR est connecté en polarisation directe et il est déclenché en appliquant une impulsion de déclenchement à sa borne de grille. La conduction directe se produit également si la tension dépasse sa tension de claquage, mais c’est une méthode destructrice qui peut endommager l’appareil.

Lorsque le SCR est connecté en polarisation directe, c’est-à-dire que le potentiel de l’anode est supérieur à celui de la cathode, les deux jonctions à l’extrémité deviennent une polarisation directe tandis que la jonction centrale devient polarisée inverse comme le montre la figure (b). La jonction polarisée en inverse ne permet pas le courant. l’application d’une impulsion de tension positive à la grille fait tourner la jonction en biais direct, créant un chemin pour que le courant circule de l’anode à la cathode.

Lorsque le SCR est en mode de conduction directe, le retrait de l’impulsion de grille ne l’éteindra pas. Mais la tension entre l’anode et la cathode doit être abaissée pour que le courant tombe en dessous de la limite de « courant de maintien ». Ce faisant, le SCR interrompt le flux de courant et passe en mode de blocage.

Un thyristor est un dispositif de verrouillage qui signifie que lorsqu’il s’allume, il restera allumé, qu’il y ait ou non un signal de gâchette. Il ne nécessite qu’une impulsion momentanée pour démarrer la conduction. Le passage par zéro est nécessaire pour rompre son état de conduction.

Comme le thyristor n’arrête pas la conduction lorsque le signal de gâchette est supprimé, il a besoin de circuits supplémentaires pour éteindre le thyristor à la commande.

SCR est principalement utilisé pour la rectification contrôlée et pour contrôler la puissance fournie à toute charge telle que la gradation de la lampe, les régulateurs et la commande du moteur.

Le SCR est utilisé pour gérer et contrôler une grande puissance, ils sont donc évalués en kilowatts. et ils sont plus volumineux par rapport à une diode.

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Différences clés Entre la diode et le SCR (Thyristor)

Le tableau de comparaison suivant montre les principales différences entre une diode et un thyristor (RCS).

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Propriétés et caractéristiques de la Diode & SCR (Thyristor)

Les différentes propriétés suivantes différencient à la fois la Diode et un « Thyristor » SCR ayant des caractéristiques et des applications différentes.

Structure

• La diode est constituée de deux couches de matériau semi-conducteur de type P et N pour former une structure PN.
• Le SCR est constitué de 4 couches semi-conductrices alternées pour former une structure PNPN.

Bornes

• Une diode a deux bornes: Anode et Cathode.
• SCR a trois bornes: Anode, Cathode et Grille.

Jonctions PN

• Une diode n’a qu’une seule jonction PN.
• SCR a trois jonctions PN.

Fonctionnement

• La diode démarre la conduction dans un seul sens lorsque la tension dépasse respectivement 0,4 ou 0,7 volts pour le germanium ou le silicium.
• SCR démarre la conduction en biais direct uniquement lorsque l’impulsion de grille positive est fournie.

Blocage direct

• La diode ne peut pas bloquer le courant lorsqu’elle est connectée en polarisation directe.
• Le SCR peut bloquer le flux de courant en biais direct si le signal de grille n’est pas fourni. Ce mode est connu sous le nom de mode de blocage direct.

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Rectification

La rectification est la conversion du courant alternatif alternatif en courant continu continu.

• La diode ne peut effectuer que des redressements incontrôlés.
• Le SCR peut effectuer une rectification contrôlée où la puissance de charge peut être contrôlée.

Chute de tension

• La chute de tension aux bornes d’une diode au germanium ou au silicium est respectivement de 0,4 ou 0,7 volts.
• La chute de tension aux bornes d’un SCR conducteur est supérieure à une diode d’environ 1,5 volts.

Pertes de puissance

• La perte de puissance à l’intérieur de la diode est très moindre.
• Le SCR a des pertes de puissance plus élevées.

Tension nominale

• La diode est utilisée pour des applications à tension relativement basse car elle ne comporte qu’une seule jonction.
• Le SCR peut supporter des tensions très élevées.

Gestion de la puissance

• La diode n’a pas de meilleures capacités de gestion de la puissance bien que les diodes de puissance soient utilisées pour des applications à forte puissance.
• Le SCR est spécialement conçu pour les applications de très haute puissance.

Applications

• La diode est utilisée pour l’écrêtage et le serrage du signal, des multiplicateurs, de la protection des circuits, des redresseurs, des parasurtenseurs, des capteurs, etc.
• Le SCR est principalement utilisé pour la rectification contrôlée afin de gérer l’alimentation de la charge.

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