Supuestamente, un SCR/tiristor es un simple semiconductor PNPN de cuatro capas.
Si ese es el caso
Cuando un circuito requiere un SCR/tiristor, y no hay ninguno disponible, ¿se puede sustituir por (es decir, elaborar a partir de) dos BJT (u otros componentes discretos, para el caso)?
Aquí hay un par de ejemplos que tenía en mente; ánodo = azul, puerta = verde, cátodo = naranja: 
Hay dos tipos sencillos de tiristores formados por dos BJT. Uno es el SCR y el otro es un PUJT. (El PUJT utilizará la base de \$Q_2\$ en lugar de la base de \$Q_1\$ como el puerta -- (ver circuitos más abajo). Pero los principales problemas que encontré al hacer funcionar uno de estos con piezas discretas es que hay que seleccionar a mano los BJT para que esto funcione. De lo contrario, nada bueno sale de ella y es muy, muy frustrante. Así que el esquema del lado izquierdo que se muestra a continuación es en la mayoría de los casos, poco práctico . Así que ni te molestes.
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Algunos componentes añadidos pueden hacer que las cosas funcionen bien. El circuito de Spehro, creo, representa adiciones que había hecho antes para trabajar con piezas reales. (Ver el circuito del medio.) La idea es que \$R_1\$ tiene \$Q_1\$ fuera de y \$R_2\$ también tiene \$Q_2\$ fuera de hasta que algo sucede . Al suministrar algo de corriente a través del puerta entrada, más de esta corriente pasa por \$R_1\$ al principio, pero a medida que se incrementa la corriente, acaba por alcanzar una caída de tensión suficiente a través de \$R_1\$ que \$Q_1\$ consigue tirar hacia abajo lo suficiente en la base de \$Q_2\$ (también se celebra fuera de un poco por \$R_2\$ al principio) para convertir \$Q_2\$ en . Cuando \$Q_2\$ es en El colector suministra mucha más corriente y es bastante capaz de tirar de la base de \$Q_1\$ sin que se siga suministrando la corriente de puerta. Así que los dos BJTs ahora se suministran mutuamente las corrientes de base y el "SCR se dispara", por así decirlo.
El problema de este circuito es que los dos BJT se saturan mucho, mucho. Así que si miras la corriente completa del ánodo al cátodo del SCR y te preguntas cómo fluye, te das cuenta de que la corriente del ánodo pasa por \$Q_2\$ y luego se divide en aproximadamente la mitad ( \$\beta=1\$ ) para que la mitad pase por la unión base-emisor de \$Q_2\$ y aproximadamente la mitad a través de su colector. Una lógica similar se aplica a \$Q_1\$ 's corriente de emisor, también. El resultado es que la caída de tensión en el dispositivo debe sea la suma de un \$V_{CE}\$ además de una unión de diodo base-emisor impulsada por una corriente muy alta, cuya caída de tensión depende casi por completo de la cantidad de corriente que se quiera hacer pasar por el dispositivo. Y como ésta puede ser bastante alta, puedes acabar fácilmente con caídas de tensión superiores a un voltio y quizás incluso a 1,5 voltios.
Una respuesta a esto es idear una forma de reducir las corrientes de base necesarias para que la caída de tensión a través de las uniones BE pueda reducirse de forma similar.
Una solución a este problema es rediseñar el superior para permitir una mejor división de la corriente del SCR de modo que una mayor parte de ella fluya a través del colector de \$Q_1\$ . El uso de un diodo como el 1N4148 lo consigue. (Ver el circuito más a la derecha arriba).
Este diodo es esencialmente un BJT conectado a un diodo, con una importante diferencia. La corriente de saturación de los diodos típicos es mucho mayor que la de los BJT de pequeña señal. (Y también pueden transportar una corriente justa.) Esto significa que conducen una parte justa más corriente a través de ellos para la misma tensión a través de ellos. En efecto, esto hace que un espejo de corriente con una ganancia de corriente que es mucho menos que 1. Cuánto menos, exactamente, no importa realmente porque CUALQUIER mejora aquí ayuda a reducir la caída de tensión en todo el circuito. Así que todo es bueno. Diferentes diodos con algunas corrientes de saturación diferentes darán resultados diferentes. Pero prácticamente cualquier diodo que puedas poner en tus manos tendrá corrientes de saturación más altas que la mayoría de los BJT que puedas aplicar. Así que "simplemente funciona", por lo general.
¿Qué sucede? Bueno, el mismo proceso se aplica a la corriente de disparo. Tienes que suministrar algo de corriente a la puerta. Pero ahora como el colector de \$Q_1\$ tira de la corriente del "espejo de corriente" por encima de él, la mayor parte de esa corriente vendrá a través del diodo. (Pero como no se trata de una resistencia, el voltaje desarrollado no está relacionado linealmente con la corriente, por lo que el voltaje a través del diodo se eleva quizás un centenar de milivoltios por cada cambio de década en la corriente). Esto desarrollará una tensión a través del diodo, que se aplica a la unión base-emisor de \$Q_2\$ . Sin embargo, \$Q_2\$ Aquí la corriente de colector del SCR no será casi tan grande como la del diodo, por lo que la mayor parte de la corriente total del SCR se desvía ahora a través del colector de \$Q_1\$ con una corriente de colector mucho menor (pero aún bastante adecuada) en \$Q_2\$ .
Esta corriente de colector en \$Q_2\$ sigue siendo más que suficiente para tirar \$Q_1\$ totalmente en . Pero ahora es sólo una pequeña porción de la corriente del SCR, la mayor parte de la cual pasa por el diodo y el colector de \$Q_1\$ . Esto significa que el \$V_{BE}\$ de cada BJT es menor. Y esto significa también que la caída de tensión total a través de todo el circuito puede ser menor (por algún margen.) Dependiendo del valor exacto de la resistencia para \$R_1\$ y las corrientes de pico deseadas a través del circuito, se puede hacer un "dispositivo" general de mucho mejor rendimiento de esta manera.
Mediante la selección adecuada del diodo (no es difícil, en realidad), se pueden arreglar las cosas para que los BJTs operen a una saturación algo mayor \$\beta\$ que mejora la caída de tensión sin dejar de cumplir la función deseada.
También puede aplicar un pequeño resistencia en serie con el diodo para degradar el \$\beta\$ en \$Q_1\$ . (Pero en algún momento se pierden todos los beneficios del diodo si el valor es demasiado grande). O utilizar un pequeño resistencia en paralelo con el diodo para elevar la \$\beta\$ en \$Q_1\$ . (Pero todo dejará de funcionar si haces la resistencia en paralelo demasiado pequeña). También se puede utilizar otro diodo en paralelo, supongo. No he probado eso pero el efecto podría ser útil, también, para reducir la caída de tensión total un poco.
No había hecho una simulación antes, pero aquí hay un ejemplo de salida que ilustra una diferencia con una corriente ánodo-cátodo de aproximadamente \$50\:\textrm{mA}\$ :
La línea roja muestra la disipación de potencia de un circuito similar a la versión de sólo resistencia (circuito del medio) y la línea verde muestra la disipación de potencia de la versión de diodo (circuito de la derecha). Así que los resultados reales serán diferentes. Pero la idea básica se mantiene. Puedes ver que la línea verde es más baja (menos potencia) que la línea roja y es en este caso alrededor de 1/3 menor en la disipación de potencia.
Mientras tanto, la línea azul claro (¿aguamarina?) muestra la corriente anódica de la versión de sólo resistencia y la línea azul oscuro muestra la corriente anódica de la versión de diodo. Aquí se puede ver que más La corriente anódica se produce porque la caída de tensión a través de la versión del diodo es menor (a \$200\:\Omega\$ resistencia está actuando como la carga del ánodo en mi prueba de simulación del circuito, con un \$10\:\textrm{V}\$ tensión de la fuente).
Por tanto, hay una menor caída de tensión en el circuito basado en diodos (lo que es mejor) y una menor disipación de energía, también (lo que es mejor).
¿Afirmas que un transistor, que puede ser un BJT normal, se ve obligado a funcionar como un PUJT, o que tendrías que usar un PUJT?
@rackandboneman Ni siquiera estoy seguro de dónde surge esa pregunta. El OP preguntaba: "¿Se puede construir un tiristor a partir de dos transistores?". Yo respondí que tanto un SCR como también un PUJT se pueden construir a partir de dos transistores, pero que la "puerta" viene de un lugar diferente entre los dos. Eso es todo. ¿De dónde sacaste la idea de que yo estaba tratando algo relacionado con "un transistor" en tu pregunta?
Sí, es fácil. Lo normal es añadir resistencias base-emisor a uno o ambos transistores para controlar el disparo y la corriente de retención.
Aquí hay un SCR simulado que se dispara con una corriente de puerta de unos 400uA.
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Esta construcción te da dos "puertas" - la de arriba se puede usar para hacer el complemento de un SCR normal como el 2N506x, que, si es que existen, no son comunes.
Sin embargo, tenga en cuenta que no puede hacer un triac (también un tiristor) de esta manera.
Tenga en cuenta también que toda la corriente fluye a través de las uniones B-E, por lo que hay que tener en cuenta los valores nominales, y ambos transistores deben ser nominales para la tensión de bloqueo deseada.
Estaba pensando en usar un diodo donde se usa \$R_3\$ . La idea es que esto hace un espejo de corriente de la \$Q_2\$ +par de diodos con una ganancia de corriente << 1. El resto habría sido más o menos lo mismo. (También estaría tentado de buscar una forma de crear alguna retroalimentación positiva añadida desde el colector de \$Q_1\$ a la entrada. Pero habría más piezas y me resistiría a la idea). Pero creo que el cambio de diodo puede hacer que esto funcione un poco mejor. Aunque la corriente de disparo podría ser un poco menor.
Gracias por la información. Sin embargo, ¿qué pasa con el oscilador de diente de sierra en tu esquema? Espero que no sea una pregunta estúpida.
Corrí el diente de sierra en la simulación para aumentar la corriente de compuerta hasta que el "SCR" se disparó, así que sólo tuve que correr la simulación una vez, y sólo mirar el gráfico donde la cosa se disparó. También verifiqué que la acción del SCR estaba funcionando ya que el "SCR" se mantuvo encendido después de que la corriente de compuerta fue eliminada - al menos con suficiente resistencia de compuerta añadida para evitar la acción de GTO.
Aquí hay una simulación que muestra un SCR hecho con transistores PNP y NPN comunes:
Aparentemente, la corriente de base máxima puede ser tan alta como 1/3 de la corriente de colector.
https://www.rohm.com/products/faq-search/faqId/231
La simulación muestra 250 mA para la corriente de base de Q1 y Q2 con 500 mA de corriente total. La adición de un diodo de silicio entre los colectores reduce la corriente de base a 9 mA en Q1 y 16 mA en Q2.
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Sí, puede ser. Pero es complicado, ya que hay que emparejarlos correctamente. También puedes ampliar un poco el circuito para hacer uno sin tener que hacer todo ese emparejamiento.
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@jonk Genial. Háblame de esta expansión.
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La respuesta que tiene de Spehro, si reemplazó \$R_3\$ con un diodo, es más o menos lo que estaba pensando cuando escribí eso. La resistencia y el diodo serían la "expansión". Si puedes diseñar/seleccionar los BJTs, puedes hacerlo también con un PNP y un NPN y cero componentes añadidos, por eso dije lo otro que dije también.