Um SCR Ativado por Luz (LASCR), também chamado Photo-SCR ou Fototiristor, é um retificador controlado de silício cujo gate é disparado por fótons em vez de sinal elétrico. Fornece isolamento galvânico entre fonte luz (lado controle) e circuito carga alta potência.
Estrutura e Princípio Operacional
Anodo (A) ──────────────────┐ │ ┌──────────┴──────────┐ │ n⁻ (Região Deriva) │ │ ↑ Luz │ │ ┌───┴───┐ │ │ │ p │ Gate │ │ │ (Base)│ Região │ │ └───┬───┘ │ │ │ │ │ ┌───┴───┐ │ │ │ n⁺ │ Catodo │ │ │Emissor│ (K) │ │ └───────┘ │ └─────────────────────┘
- Fotogeração: Fótons (λ ≈ 800–1100 nm para Si) criam pares elétron-buraco na junção gate-base (ou região fotodiodo dedicada).
- Disparo: Fotocorrente age como corrente gate (IG = IPH). Quando IPH > IGT (corrente disparo gate), realimentação regenerativa trava SCR LIGADO.
- Travamento: Uma vez travado, luz pode ser removida — SCR permanece LIGADO até corrente anodo < IH (corrente manutenção).
Parâmetros-Chave (Valores Típicos)
| Parâmetro | Símbolo | Faixa Típica | Notas |
|---|
| Tensão Pico Estado Bloqueio | VDRM/VRRM | 200–1600 V | Selecione > 1,5× tensão pico linha |
| Corrente Estado Ligado RMS | IT(RMS) | 0,5–25 A | Dissipador necessário > 2 A |
| Corrente Disparo Luz | IFT | 1–20 mA (drive LED) | Depende irradiação (mW/cm²) |
| Corrente Manutenção | IH | 1–50 mA | Projete carga > IH |
| dv/dt Rating | dv/dt Crítico | 10–500 V/µs | Snubber frequentemente necessário |
| Tempo Ligação | tgt | 5–20 µs | Rápido suficiente frequência rede |
| Tensão Isolamento | VISO | 2,5–7,5 kV RMS | Caminho óptico = barreira isolamento |
Circuito Drive Típico
Lado Controle (Baixa Tensão) Lado Potência (Tensão Rede) ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐ │ MCU / Lógica │ │ LASCR │ │ Pino Saída │ │ ┌─────┐ │ │ │ Luz │ A ──┤ ├── Carga ──┐ │ │ [R] 330Ω │ ───────────►│ │ │ │ │ │ (LED/ │ K ──┤ │ │ │ Fibra)│ │ │ │ │ G ──┤ │ │ │ GND │ │ └─────┘ │ │ └─────────────────────┘ │ └──────────┬────────────┘ │ │ │ [Snubber RC] │ │ │ Linha Neutro ────────┘ │
- LED: Alta eficiência GaAs/AlGaAs (λ ≈ 850–940 nm), IF = 10–20 mA.
- Link fibra óptica (opcional) para > 5 kV isolamento ou imunidade EMI.
- Snubber: R = 47–100 Ω, C = 0,01–0,1 µF sobre LASCR (suprime disparo dv/dt).
Aplicações
| Aplicação | Por Que LASCR? |
|---|
| Entrada Relé Estado Sólido (SSR) CA | Controle isolado cargas 120/240 VCA (aquecedores, válvulas, motores) |
| Partidores Motor Industrial | Isola CLP (24 VCC) de contator 480 VCA |
| Controle Iluminação (Teatral, Arquitetural) | DMX/RDM → LASCR → Rack dimmer Triac/SCR |
| Equipamento Médico | Isolamento paciente (IEC 60601) — sem caminho condutivo |
| Proteção Sobretensão Fonte Alta Tensão (Crowbar) | Proteção rápida, isolada sobretensão |
| Descarga Capacitor / Formação Pulso | Dispara pilha tiristores com luz — sem transformador disparo |
| Segurança / Sensores Perímetro | Feixe interrompido → LASCR → alarme (imune EMI) |
Vantagens vs. Alternativas
| vs. | Vantagem | Desvantagem |
|---|
| Optoacoplador + Triac/SCR | Componente único, maior IT, sem drive gate separado | Menos controle gate flexível |
| Photo-Triac (ex.: MOC3021) | Maior tensão/corrente, travamento (carga CC capaz) | Photo-triac só CA, sem travamento |
| MOSFET/IGBT + Driver Gate | Mais simples cargas CC, mais rápido | Drive isolado complexo necessário para CA |
| Relé Mecânico | Sem desgaste contato, silencioso, mais rápido, sem bounce | Corrente vazamento, queda tensão, dissipador |
Checklist Seleção
- Tensão linha (120/240/480 V) → rating VDRM.
- Corrente carga (RMS) → IT(RMS) + cálculo dissipador.
- Tipo carga: Resistiva / Indutiva / Capacitiva / CC → projeto snubber/comutação.
- Isolamento requerido? → VISO (fibra estende isto).
- Lado controle: MCU (3,3/5 V) → cálculo resistor LED. CLP (24 V) → resistor série + LED.
- Temp ambiente → derate IT por curva datasheet.
- Aprovações agência: UL 1577, VDE 0884, IEC 60747-5-5.
Partes Representativas: S6021L (2 A, 200 V), S6024L (4 A, 400 V), LAS1000 (10 A, 600 V), CL040 (4 A, 600 V, TO-220), módulos alta potência Photonics/IXYS (25–100 A).
