Questão 20 - Em circuitos de corrente alternada, o TRIAC opera conduzindo em ambos os sentidos e não fica reversamente polarizado. Explique como o TRIAC é bloqueado ou desliga-se em um circuito CA.
Passo 1
O enunciado diz que um TRIAC em circuitos de corrente alternada conduz em ambos os sentidos e “não fica reversamente polarizado” (ou seja, não é simplesmente uma junção que bloqueia só num sentido). A pergunta solicita: explicar como o TRIAC é bloqueado (ou seja, como ele se desliga) em um circuito CA.
Informações dadas / o que se pede:
Informações dadas / o que se pede:
- Dispositivo: TRIAC, conectado em circuito de corrente alternada.
- Característica mencionada: conduz em ambos os sentidos.
- Pergunta: descrever o mecanismo/condição física que faz o TRIAC deixar de conduzir (bloqueio/desligamento) em CA.
Passo 2
O que é essencial saber sobre o comportamento do TRIAC (exposição didática e sem pular etapas).
- O TRIAC possui três terminais:
, e Gate ( ). - Estruturalmente, pode ser visto como dois tiristores (SCR) complementares em paralelo inverso: isto explica a capacidade de conduzir em ambas as polaridades entre
e . - Dois conceitos-chave que controlam ligar/desligar: corrente de disparo/ancoragem (latching) e corrente de manutenção (holding). Definições:
- Corrente de latching
: a corrente mínima que deve existir logo após um pulso de gate para que o dispositivo “ancore” no estado conduzindo; se após o disparo a corrente cair abaixo de antes do latching completar, o TRIAC volta a bloquear. - Corrente de manutenção
: a corrente mínima que precisa circular pelo TRIAC para que ele permaneça conduzindo depois que já está ancorado. Se a corrente cair abaixo de por tempo suficiente, o TRIAC volta ao estado bloqueado.
- Corrente de latching
- Importante: um pulso no gate pode ligar o TRIAC (quando as condições de
são satisfeitas), mas um pulso no gate não apaga (turn-off) o TRIAC enquanto a corrente permaneça acima de .
Passo 3
Como o TRIAC desliga (condição física de bloqueio). Explicação passo a passo e conceitual:
- O TRIAC permanece conduzindo enquanto houver portadores suficientes e corrente acima de
. Para que ele se desligue é necessário reduzir a corrente que passa por ele abaixo de e mantê-la abaixo por tempo suficiente para que a recombinação de portadores recupere as junções e volte ao estado de bloqueio. - Em circuitos de corrente alternada isso ocorre naturalmente na passagem da forma de onda por zero: a corrente alternada tem instante(s) em que seu valor instantâneo é zero; se nessa passagem por zero a corrente cair abaixo de
, o TRIAC perde o suporte de portadores e bloqueia. - Matematicamente, se a corrente instantânea for
, então o TRIAC deixa de conduzir quando se tem a condição
Isto ocorre perto da(s) passagem(ões) por zero da senóide. Portanto, em CA a “comutação natural” no zero torna possível o turn-off sem circuito adicional.
Passo 4
Exemplo numérico simples para consolidar a ideia (para poder fazer na prova sem calculadora):
- Suponha que a corrente máxima durante a meia-onda seja
e que a corrente de manutenção seja . A condição de desligamento é . - Sabendo que
quando está além de e antes de na meia-onda, isso significa que, se o TRIAC foi disparado no início da meia-onda, ele continuará conduzindo até que a senóide decresça até o ponto em que a corrente instantânea seja ; depois disso, quando a senóide cruzar a região onde , o TRIAC perde condução e bloqueia ao atravessar o zero da corrente. - Moral fácil de memorizar para prova: o TRIAC “se apaga” quando a corrente cai abaixo de
— em CA isso normalmente ocorre na passagem por zero.
Passo 5
O que impede o TRIAC de permanecer conduzindo entre meios-ciclos (por que ele realmente bloqueia)?
- Durante o semiciclo oposto a polaridade da tensão se inverte; se não houver corrente suficiente para manter
, as junções recuperam suas capacidades de bloqueio e o dispositivo bloqueia naquele sentido até que ocorra um novo pulso de gate (ou que a tensão atinja a tensão de breakover). - Assim, em CA, o desligamento é natural: o sinal passa por zero, corrente → 0 <
, recombinação → estado bloqueado; no semiciclo seguinte, o TRIAC só voltará a conduzir se houver novo pulso de gate (ou gatilho por tensão excessiva).
Passo 6
Casos problemáticos e medidas práticas (importante para prova e projeto):
- dv/dt e disparos indesejados: uma rápida variação de tensão (
) no estado de bloqueio pode gerar corrente de deslocamento através da capacitância interna e induzir uma corrente que ultrapassa , provocando um disparo acidental. Para evitar isso usa-se circuito snubber (por exemplo, um RC em série) para limitar . - Em corrente contínua (DC) o TRIAC NÃO se desliga automaticamente, porque não há passagem por zero natural. Para desligar um TRIAC em DC é necessário aplicar uma comutação forçada que reduza a corrente abaixo de
(por exemplo, usando um circuito de comutação que desvie a corrente ou coloque uma tensão inversa momentânea) — esta é a razão pela qual TRIACs são preferidos em CA e menos práticos em DC sem circuitos especiais. - O gate não é um “interruptor de desligar”: ele apenas facilita ligar; apagar requer redução da corrente.
Passo 7
Resumo operacional — passo a passo do que acontece numa operação típica em CA (como lembrar na prova):
- Pulso no gate → se houver caminho de carga, corrente sobe e, se ultrapassar
, o TRIAC se ancora e conduz. - TRIAC permanece conduzindo enquanto
. - Na passagem por zero da corrente da rede,
cai para abaixo de ; os portadores recombinam e o dispositivo bloqueia (desliga). - No semiciclo seguinte, o TRIAC só volta a conduzir se houver novo pulso de gate (ou sobretensão que cause breakover).
Guarde a frase: “Gate liga; corrente abaixo dedesliga; em CA isso acontece naturalmente no zero.”
Resposta
O TRIAC desliga (bloqueia) quando a corrente que o atravessa cai abaixo da corrente de manutenção
; em circuitos de corrente alternada essa condição é normalmente satisfeita na passagem por zero da corrente (comutação natural), portanto a queda da corrente abaixo de
permite a recombinação dos portadores e o retorno ao estado bloqueado.