Tiristores

Objetivos 

 

Objetivo general:

• Presentar información en relación al tema de tiristores tales como la definición de un tiristor, sus características principales tanto físicas como técnicas, sus formas de activación y su funcionamiento, así como también sus principales características, definiciones y aplicaciones de los dispositivos DIAC, los TRIAC y los SCR esto con el objetivo de saberlos emplear adecuadamente ante diferentes situaciones que se nos presenten y con ello aumentar la vida útil de cada dispositivo y también con el fin de poder diferenciar entre un dispositivo y otro y conocer para que nos sirve cada uno ante diferentes situaciones.

Objetivos Específicos:

• Definir qué es y cómo funciona un tiristor con el propósito de conocer para que nos sirve, como emplearlo ante ciertas situaciones, cuál es su modo de activación y conexión de un tiristor, así como también conocer como es estructuralmente un tiristor y sus principales características y aplicaciones de estos dispositivos. 
• Analizar las diferentes características tanto técnicas como físicas que presentan los DIAC como su forma de funcionamiento, su estructura, su fabricación y sus aplicaciones con el fin de saberlos emplear adecuadamente aprovechando cada una de las ventajas que nos presentan estos dispositivos pero teniendo cuidado también sobre sus formas de funcionamiento ante diferentes situaciones.
• Determinar las diferentes características tanto técnicas como físicas para poder comprender el funcionamiento de un TRIAC con el único fin al igual que los demás dispositivos abordados en este tema de saberlos utilizar y manejar de la mejor manera posible aumentando la vida útil del dispositivo y de los demás dispositivos que se encuentran en el circuito ya que se determinan sus modos de funcionamiento, sus modos de activación, la manera en que se deben de conectar, sus características específicas de cada uno, entre muchas más.
• Establecer las principales características y aplicaciones de los SCR con el mismo fin de los demás dispositivos de saberlos emplear adecuadamente ya que hay que saber diferenciar las ventajas y desventajas entre un dispositivo y otro y con ello utilizar el que mejor nos convenga, así como también con el fin de conocer para que sirven estos dispositivos y sus maneras de funcionamiento.  

Temario:

• Objetivos
• Introducción
• Definición de Tiristor
• Funcionamiento básico
• Estados del tiristor.
• Fabricación
• Aplicaciones
• Tipos de tiristores.
• Diac
• Funcionamiento
• Fabricación
• Características generales
• Aplicaciones
• Triac
• Estructura
• Funcionamiento del Triac
• Características generales
• Aplicaciones
• Rectificador Controlado de Silicio (SCR)
• Características generales
• Aplicaciones del SCR
• Ejemplos del uso de tiristores
• Conclusión o Resumen
• Cuestionario
• Bibliografía

 

 

Introducción

Los tiristores constituyen una familia de dispositivos que pueden tomar diferentes nombres y características, pero donde todos los elementos que la componen se basan en el mismo principio de funcionamiento. Constructivamente son dispositivos de 4 capas semiconductoras N-P-N-P y cuya principal diferencia con otros dispositivos de potencia es que presentan un comportamiento biestable . Su construcción se debe en su origen a General Electric en 1957 y la comercialización general comienza hacia 1960.

Los tiristores pueden tener 2, 3 o 4 terminales, y ser de conducción unilateral (un solo sentido) o bilateral (en ambos sentidos). Ante una señal adecuada pasan de un estado de bloqueo al de conducción, debido a un efecto de realimentación positiva. El pasaje inverso, de conducción a bloqueo se produce por la disminución de la corriente principal por debajo de un umbral. Funcionan como llaves, presentando dos estados posibles de funcionamiento:

• No conducción (abierto)
• Conducción (cerrado)

La estructura base común consiste en múltiples capas P y N alternadas, pudiendo presentar algunas variaciones en los distintos miembros de la familia, particularizando su funcionamiento. La carga es aplicada sobre las múltiples junturas y la corriente de disparo es inyectada en una de ellas.

Los tiristores pueden tomar muchas formas y nombres, pero tienen en común que todos ellos son llaves de estado sólido capaces de bloquear tensiones directas e inversas hasta el momento que son disparados. Al dispararlos se convierten en dispositivos de baja impedancia, conduciendo la corriente que fije el circuito exterior, permaneciendo indefinidamente en conducción mientras la corriente no disminuya por debajo de un cierto valor. Una vez disparado y establecida la corriente principal, la corriente de disparo puede ser removida sin alterar el estado de conducción del tiristor. Análogamente una vez recuperada la capacidad de bloqueo, ésta se mantiene sin otro requisito hasta la ocurrencia de un nuevo disparo.
 

Estas características transforman al tiristor en un elemento muy útil en aplicaciones de control. Comparado con llaves mecánicas, el tiristor tiene un elevado ciclo de servicio junto con relativamente muy bajos tiempos de encendido y apagado. Por ser dispositivos cuyo funcionamiento se basa en dos tipos de portadores, participan de las excelentes características de conducción, pero con tiempos de conmutación considerables. Debido a su acción regenerativa, y baja resistencia una vez disparado, los tiristores son muy utilizados en aplicaciones de control de potencia, control de motores e inversores que impliquen muy elevadas corrientes y tensiones (miles de amperes y voltios) pero a frecuencias bajas.

Los dispositivos más conocidos de la familia de los tiristores para aplicaciones de potencia son:

• SRC (Silicon Controled Rectifiers)
• TRIACS
• GTO (Gate Turn Off)

Los primeros son unidireccionales diseñados para conmutar cargas con corrientes en un solo sentido, cubriendo desde aplicaciones de muy baja potencia hasta las que requieren el control de miles de voltios y amperes. Los TRIACS en cambio, son bidireccionales y permiten la circulación de corriente en ambas direcciones para aplicaciones de baja potencia. Finalmente, los GTO (Gate Turn Off) al igual que los SCR son dispositivos de 5 conducción unidireccional pero con la particularidad de poder ser apagados mediante una señal de compuerta. Su uso se encuentra en aplicaciones de muy elevada potencia en particular, el SCR (Silicon Controlled Rectifier), por lo que se ha vuelto una costumbre generalizada denominarlos por el nombre de la familia. En consecuencia, por lo general, al utilizarse el término tiristor, en realidad se suele hacer referencia a los SCR, y se los conoce inclusive así en el comercio, si bien en los manuales se lo ubica correctamente con el nombre de SCR.

Algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR); otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.

Existen dos parámetros característicos de los tiristores que deben considerarse al momento de su aplicación, y que no pueden ser excedidos, sin afectar la duración de su vida útil o directamente destruirlos. Estos parámetros característicos de los tiristores son la velocidad de crecimiento de la tensión en condiciones de bloqueo (dv/dt) y el crecimiento de la corriente principal en el momento del encendido(di/dt).

Para el encendido de los tiristores, debe proveerse un pulso de disparo de la energía y rapidez suficiente para lograr su rápida y completa puesta en conducción. En forma general, la corriente de encendido debe ser al menos superior a tres veces la mínima especificada con un pulso de tiempo de crecimiento menor a 1 microsegundo y duración superior a los 10microsegundos.

Para su apagado, salvo los GTO que pueden ser llevados del estado de conducción a corte mediante la inyección de una corriente negativa de compuerta, todos los restantes dispositivos de la familia solo se apagan mediante la disminución del su corriente por debajo del valor de mantenimiento.

La excitación puede provenir de distintos circuitos incluyendo circuitos a transistores, circuitos integrados de familias lógicas, circuitos integrados específicos de control de potencia, optoacopladores, transformadores de pulsos, u otros miembros de la familia de tiristores destinados a su disparo tales como:

• Diac
• PUT
• SBS

Además de los mencionados, otro elemento de encendido de uso habitual es el Transistor Unijuntura, conocido por las siglas UJT de su denominación inglesa, Unijunction Transistor. Dada que su constitución y funcionamiento no se corresponden a la familia de los transistores, el UJT debe tratarse aparte, por fuera de la familia.



Definición de Tiristor

El termino Tiristor es un vocablo artificial formado por Tiratrón (triodo de gas) y Resistor (Resistencia).

El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido,
aunque existen combinaciones de ellos que conectados de forma anti paralela se comportan de manera bidireccional, esto quiere decir que la corriente puede viajar a través de ellos en dos sentidos distintos. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.

Existen gran variedad de tiristores, pero todos ellos tienen ciertas propiedades en común: son dispotivos de estado sólido que se disparan bajo ciertas condiciones pasando de un estado de alta impedancia a uno de baja, estado que mantiene mientras que la corriente y la tensión sean superiores a un valor mínimo denominado niveles de mantenimiento.

El disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente.

Estas características hacen que los tiristores sean mucho más útiles que los conmutadores mecánicos, en términos de flexibilidad, duración y velocidad.

El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).

 

 

 Funcionamiento básico

El tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores mecánicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes sobrecargas de corriente.

El diseño del tiristor permite que éste pase rápidamente a encendido al recibir un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o en inglés, gate) cuando hay una tensión positiva entre ánodo y cátodo, es decir la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo. Solo puede ser apagado con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien, haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se polariza inversamente en el tiristor existirá una débil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensión inversa máxima, provocándose la destrucción del elemento (por avalancha en la unión).

Para que el dispositivo pase del estado de bloqueo al estado activo, debe generarse una corriente de enganche positiva en el ánodo, y además debe haber una pequeña corriente en la compuerta capaz de provocar una ruptura por avalancha en la unión J2 para hacer que el dispositivo conduzca. Para que el dispositivo siga en el estado activo se debe inducir desde el ánodo una corriente de sostenimiento, mucho menor que la de enganche, sin la cual el dispositivo dejaría de conducir.

A medida que aumenta la corriente de puerta se desplaza el punto de disparo. Se puede controlar así la tensión necesaria entre ánodo y cátodo para la transición OFF -> ON, usando la corriente de puerta adecuada (la tensión entre ánodo y cátodo dependen directamente de la tensión de puerta pero solamente para OFF -> ON). Cuanto mayor sea la corriente suministrada al circuito de puerta IG (intensidad de puerta), tanto menor será la tensión ánodo-cátodo necesaria para que el tiristor conduzca.

También se puede hacer que el tiristor empiece a conducir si no existe intensidad de puerta y la tensión ánodo-cátodo es mayor que la tensión de bloqueo

 

Estados del tiristor.

Un tiristor puede encontrarse en uno de los siguientes estados:

• Bloqueado con polarización inversa
• Bloqueado con polarización directa.
• Conducción.

 

Estado de Bloqueo

Los tiristores permanecen indefinidamente en la condición de bloqueo, a menos que se les suministre la adecuada energía al terminal de compuerta, estando el tiristor bloqueado con polarización directa. Excitar a un tiristor con polarización inversa no produce ningún cambio de estado, con excepción de los TRIACS, donde pulsos de cualquier polaridad pueden producir el pasaje del estado de conducción al de corte sin importar la polaridad de la tensión bloqueada.

 

Encendido

Cabe destacar que en los tiristores, el pasaje de corte a conducción, es irreversible por su naturaleza de proceso de realimentación positiva.

Los cambios de estado debidos a estos disparos indeseados, generalmente producidos por perturbaciones transitorias, producen el cambio permanente del estado del tiristor. Cambio de estado, que al producirse en un momento no deseado puede provocar el malfuncionamiento o fallas totales en el circuito donde se encuentra inserto el tiristor. Para ello siempre deben tomarse todas las precauciones necesarias para evitarlos. Deben preverse condiciones de montaje tales como mantener los terminales de compuerta muy cortos y tomar el retorno común directamente del cátodo. Es de práctica colocar capacidades del orden de los 0,01 a 0,1 uF entre los terminales de compuerta y cátodo. Este capacitor adicionalmente aumenta la capacidad de soportar dv/dtal formar un divisor capacitivo con la capacidad ánodo compuerta. En casos extremos debe considerarse la posibilidad de realizar un blindaje.

• Por efecto transistor: es el método de uso normal para provocar la conducción de los tiristores. En la compuerta del tiristor (base GP del modelo de dos transistores) se inyectan portadores suplementarios a través de una señal adecuada, provocando el fenómeno de cebado o encendido del tiristor. Es decir, para un tiristor polarizado en directa, la inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y cátodo lo activará. Si aumenta esta corriente de compuerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo.

• Por efecto fotoeléctrico: la luz puede cebar al tiristor al crear pares electrón-hueco. En este caso el tiristor tiene una ventana que deja pasar los rayos de luz en la región de la puerta. Es un Fototiristor. Es decir, si un haz de luz incide en ls uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiendose activar el tiristor.

Ambos métodos mencionados son los utilizados normalmente y el cambio de estado en el tiristor se produce dentro de los límites de operación dados por los fabricantes, garantizando su vida útil.

A continuación se enuncian las que pueden producir el disparo, pero provocando generalmente un daño parcial o permanente en el dispositivo, exceptuando aquellos casos que sea un método permitido para algún miembro en particular de la familia de los tiristores.

• Por Tensión: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo ya que
  

  esta disipación de potencia produce una elevación excesiva de la temperatura que puede destruir al tiristor. En operación normal los tiristores no deben ser encendidos por este método. En aquellos miembros de la familia preparados para este uso como los Diacs, se debe controlar el valor máximo de di/dt soportado
• Por derivada de tensión: Toda juntura tiene una capacidad asociada; en consecuencia, si la tensión que se aplica entre ánodo y cátodo es de crecimiento brusco, la corriente a través de esta capacitor es: i=C dv /dt. Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo.

Para proteger a los tiristores ante disparos espurios por esta causa, circuitos denominados “snubbers” deben ser utilizados. Consisten en circuitos RC o RCD que limitan la velocidad de variación de la tensión ánodo cátodo. Estos mismos circuitos que protegen ante dv/dt suelen ser útiles para proteger ante transitorios. También pueden incluirse circuitos limitadores basados en zeners.
 

• Por Temperatura: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse. Este tipo de activación podría comprender una fuga térmica, normalmente cuando en un diseño se establece este método como método de activación, esta fuga tiende a evitarse.

Estado de Conducción

El tiristor es un dispositivo de control de tensión y no de corriente. Una vez en conducción, la magnitud de corriente a circular por el mismo la fija el circuito exterior.

Para que una vez encendido el tiristor se mantenga en el estado de conducción al eliminársela corriente de disparo de compuerta, se requiere que la corriente principal sea lo suficientemente elevada. El menor valor de corriente de ánodo que debe establecerse antes de eliminar la corriente de compuerta se denomina corriente de cerrojo o de latch. Mantener el valor de la corriente ánodo por encima de este valor es el único requerimiento para que el tiristor permanezca conduciendo una vez retirada la corriente de compuerta.

Apagado

La única forma de apagar a cualquier tiristor, con excepción de los GTO, es reducir la corriente de ánodo por debajo del valor de la corriente de mantenimiento o de hold.  Por debajo de esta corriente se produce una realimentación positiva que lleva a ambos transistores al corte. Debe recordarse que el modelo es solo válido para el tiristor apagado y en el momento del encendido o corte.

Del modelo parecería que cortocircuitar a la compuerta sería suficiente para iniciar este proceso, pero en la estructura real de un SCR el área de compuerta es solo una porción del área de cátodo y solo una muy pequeña porción de la corriente es derivada por este corto. Solo mediante una reducción de la corriente principal por debajo de la mencionada corriente de mantenimiento se asegura el comienzo de la acción regenerativa que lleva a ambos transistores del modelo al corte.

 

Tanto la corriente de mantenimiento o de hold, como la antes mencionada corriente de cerrojo o de latch, no son tampoco valores absolutos de los miembros de la familia de los tiristores, sino que se encuentran afectadas por la temperatura y por la impedancia de compuerta. 

Adicionalmente, en el proceso de fabricación de tiristores reales, se utiliza un diseño denominado “shorted emitter”, donde una resistencia es agregada entre las zonas de compuerta y de cátodo. La presencia de esta resistencia, al derivar corriente de la compuerta, produce un incremento en la corriente necesaria para producir el disparo, así como de la corriente de latch y de la de mantenimiento. La principal razón para incluir esta resistencia es mejorar la performance dinámica a altas temperaturas. Sin esta resistencia de shunt la corriente de pérdidas presente en la mayoría de los tiristores de alta corriente iniciaría por si solo el encendido a altas temperaturas.

Tiristores de alta sensibilidad emplean un valor elevado de resistencia derivadora o bien no la incluyen. En consecuencia sus características se ven radicalmente alteradas por la presencia de resistencias exteriores. En cambio en tiristores del tipo “shorted emitter” la presencia de una resistencia exterior prácticamente no tiene efecto.

La temperatura de las junturas es el factor que más afecta las características de los tiristores. Temperaturas elevadas facilitan su disparo y el mantenimiento de la conducción. En consecuencia en el diseño de los circuitos de disparo debe preverse su correcto funcionamiento a la menor temperatura de operación, mientras que los circuitos relacionados al apagado o a prevenir falsos disparos deben diseñarse para su correcto funcionamiento a la mayor temperatura esperable.

 

Fabricación

 

Técnica de Difusión-Aleación: La parte principal del tiristor está compuesta por un disco de silicio de material tipo N, 2 uniones se obtienen en una operación de difusión con galio, el cual dopa con impurezas tipo P las 2 caras del disco. En la cara exterior se forma una unión, con un contacto oro-antimonio. Los contactos del ánodo y cátodo se realizan con molibdeno. La conexión de puerta se fija a la capa intermedia (tipo P) usando aluminio. Esta técnica se usa solamente para dispositivos que requieren gran potencia.

Técnica "Todo Difusión": Se trata de la técnica más usada, sobre todo en dispositivos de mediana o baja intensidad, el problema principal de esta técnica reside en los contactos, cuya construcción resulta más delicada y problemática que en el caso de difusión-aleación. Las 2 capas P se obtienen por difusión del galio o el aluminio, mientras que las capas N se obtienen mediante el sistema de máscaras de óxido. El problema principal de este método radica en la multitud de fases que hay que realizar. Aunque ciertas técnicas permiten paralelizar este proceso.

Técnica de Barrera Aislante: Esta técnica es una variante de la anterior. Se parte de un sustrato de silicio tipo N que se oxida por las dos caras, después en cada una de las 2 caras se hace la difusión con material tipo P. Una difusión muy duradera y a altas temperaturas produce la unión de las 2 zonas P. Después de este proceso se elimina todo el óxido de una de las caras y se abre una ventana en la otra, se realiza entonces en orden a aislar más zonas de tipo N, una difusión tipo P. Después de una última difusión N el tiristor ya está terminado a falta de establecer las metalizaciones, cortar los dados y encapsularlos.

Aplicaciones

Normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o voltajes muy grandes, también son comúnmente usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexión o desconexión del dispositivo. Se puede decir que el dispositivo opera de forma síncrona cuando, una vez que el dispositivo está abierto, comienza a conducir corriente en fase con el voltaje aplicado sobre la unión cátodo-ánodo sin la necesidad de replicación de la modulación de la puerta. En este momento el dispositivo tiende de forma completa al estado de encendido. No se debe confundir con la operación simétrica, ya que la salida es unidireccional y va solamente del cátodo al ánodo, por tanto en sí misma es asimétrica.

Los tiristores pueden ser usados también como elementos de control en controladores accionados por ángulos de fase, esto es una modulación por ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna.

En circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores automáticos magneto-térmicos, es decir, pueden interrumpir un circuito eléctrico, abriéndolo, cuando la intensidad que circula por él se excede de un determinado valor. De esta forma se interrumpe la corriente de entrada para evitar que los componentes en la dirección del flujo de corriente queden dañados. El tiristor también se puede usar en conjunto con un diodo Zener enganchado a su puerta, de forma que cuando el voltaje de energía de la fuente supera el voltaje zener, el tiristor conduce, acortando el voltaje de entrada proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible.

Se suelen usar para controlar la rectificación en corriente alterna, es decir, para transformar esta corriente alterna en corriente continua (siendo en este punto los tiristores onduladores o inversores), para la realización de conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos.

Otras aplicaciones comerciales son en electrodomésticos (iluminación, calentadores, control de temperatura, activación de alarmas, velocidad de ventiladores), herramientas eléctricas (para acciones controladas tales como velocidad de motores, cargadores de baterías), equipos para exteriores (aspersores de agua, encendido de motores de gas, pantallas electrónicas...)

Tipos de tiristores.

Dependiendo de la construcción física y del comportamiento de activación y desactivación, en general los tiristores pueden clasificarse en nueve categorías:

• Tiristores de control de fase (SCR).
• Tiristores de conmutación rápida (SCR).
• Tiristores de desactivación por compuerta (GTO).
• Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC).
• Tiristores de conducción inversa (RTC).
• Tiristores de inducción estática (SITH).
• Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)
• Tiristores controlados por FET (FET-CTH)
• Tiristores controlados por MOS (MCT)
 

 

Diac

 

 

Definición

 

El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones.

El DIAC se comporta como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en formas opuestas. La conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.

Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.

Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase.Tiene dos terminales: MT1 y MT2. La curva característica del DIAC se muestra a continuación.

 

 

En la curva característica se observa que cuando:

• +V o - V es menor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un circuito abierto
• +V o - V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito

Funcionamiento:

 

Un diac es un elemento semiconductor utilizado normalmente en el control de potencia, lo que significa que servirá para controlar electrónicamente el paso de corriente eléctrica. La palabra diac quiere decir “Diodo de Corriente Alterna”. Este componente es simétrico, por lo que se podrá conectar indistintamente en cualquiera de los dos sentidos posibles. Dicho componente cuenta con dos patillas de conexión. El diac es un componente simétrico porque está formado por dos diodos conectados en paralelo y en contraposición, por lo que cada uno de ellos permitirá el paso de corriente de cada uno de los semiciclos de la corriente alterna a que se le somete. Para que un diac comience a funcionar, necesitará que se le apliquen entre sus bornes una tensión determinada, momento después del cual empezará a trabajar. La tensión mínima necesaria se denomina tensión de disparo. Dicha tensión de disparo será aproximadamente de 30 V. Normalmente, este tipo de componentes se emplean para controlar el disparo de tipo de componentes, como lo son los tiristores y, fundamentalmente, para el disparo de Triacs.

Existen dos tipos de DIAC:

• DIAC de tres capas: Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.
• DIAC de cuatro capas. Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.

 Fabricación:

La fabricación de los diacs se basa en unir materiales cristalinos semiconductores positivados y negativados, como el silicio y el germanio, después de un tratamiento específico. Para que los materiales cristalinos sean semiconductores, se les dopa (introduce en su interior) con partículas negativas o positivas, según se requiera convertir el cristal semiconductor en negativo o positivo.

Circuito equivalente de un DIAC

El circuito equivalente de un DIAC consiste en cuatro transistores dispuestos como se ilustra en la figura 2.3 (a). Cuando el DIAC está polarizado como en la parte (b), la estructura pnpn desde A₁ a A₂, proporciona la operación del dispositivo con cuatro capas. En el circuito equivalente, Q₁ y Q₂ están polarizados en directa y los Q₃ y Q₄ en inversa. El dispositivo opera en la porción derecha superior de la curva característica de la figura 2.2, bajo esta condición de polarización. Cuando el DIAC está polarizado como se muestra en la figura 2.3 (c), la estructura pnpn, desde A₂ a A₁, es la que se usa. En el circuito equivalente, los Q₃ y Q₄ están polarizados en directa y los Q₁ y Q₂ en inversa. El dispositivo opera en la porción izquierda inferior de la curva característica, como se muestra en la figura 2.

 

Características generales:

• Tensión de disparo
• Corriente de disparo
• Tensión de simetría
• Tensión de recuperación
• Disipación de potencia (Los DIACs se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt.)
• Es otro dispositivo tiristor y se usa normalmente para disparar a un TRIAC.
• Se comporta como dos Diodos Zener conectados en paralelo pero orientados en formas opuestas. La conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto.
• Normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga, la conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza.

 

 

Aplicaciones:

• Se emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensión a la carga durante una fracción de ciclo de la alterna.
• Estos sistemas se utilizan para el control de iluminación con intensidad variable.
• Calefacción eléctrica con regulación de temperatura.
• Controles de velocidad de motores. 

• La forma más simple de utilizar estos controles es empleando el circuito representado en la Figura 3, en que la resistencia variable R carga el condensador C hasta que se alcanza la tensión de disparo del DIAC, produciéndose a través de él la descarga de C, cuya corriente alcanza la puerta del TRIAC y le pone en conducción. Este mecanismo se produce una vez en el semiciclo positivo y otra en el negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor de R variando como consecuencia el tiempo de conducción del TRIAC y, por tanto, el valor de la tensión media aplicada a la carga, obteniéndose un simple pero eficaz control de potencia.

 



 

Triac

 

Definición:

El TRIAC (Triode for Alternative Current) es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

 

Estructura:

La estructura contiene seis capas como se indica en la Figura 2, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas.  En sentido T2-T1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido T1-T2 a través de P2N1P1N4.  La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa.  La complicación de su estructura lo hace más delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para soportar sobre intensidades.  Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos   200 (A) eficaces y desde 400 a 1000 (V) de tensión de pico repetitivo.  Los TRIAC son fabricados para funcionar a frecuencias bajas; los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores.

El TRIAC actúa como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo Figura 3, este dispositivo es equivalente a dos "latchs"( transistores conectados con realimentación positiva, donde la señal de retorno aumenta el efecto de la señal de entrada).

Dado que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y cátodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, se activará al aplicar una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta y la terminal MT1.

No es necesario que estén presentes ambas polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o negativa de compuerta. En la práctica, la sensibilidad varía de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente se opera en el  cuadrante I (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III (voltaje y corriente de compuerta negativos). 

La diferencia más importante que se encuentra entre el funcionamiento de un triac y el de dos tiristores es que en este último caso cada uno de los dispositivos conducirá durante medio ciclo si se le dispara adecuadamente, bloqueándose cuando la corriente cambia de polaridad, dando como resultado una conducción completa de la corriente alterna. El TRIAC, sin embargo, se bloquea durante el breve instante en que la corriente de carga pasa por el valor cero, hasta que se alcanza el valor mínimo de tensión entre T2 y T1, para volver de nuevo a conducir, suponiendo que la excitación de la puerta sea la adecuada. Esto implica la pérdida de un pequeño ángulo de conducción, que en el caso de cargas resistivas, en las que la corriente está en fase con la tensión, no supone ningún problema. En el caso de cargas reactivas se debe tener en cuenta, en el diseño del circuito, que en el momento en que la corriente pasa por cero no coincide con la misma situación de la tensión aplicada, apareciendo en este momento unos impulsos de tensión entre los dos terminales del componente.

Funcionamiento del Triac

La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera:

La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba)

Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta).

Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor)

Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume.

 

 

Métodos de disparo

El triac puede ser disparado en cualquiera de los dos cuadrantes I y III mediante la aplicación entre los terminales de compuerta G y MT1 de un impulso positivo o negativo.

Esto le da una facilidad de empleo grande y simplifica mucho el circuito de disparo.

• El primer modo del primer cuadrante designado por I (+), es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son positivas con respecto al ánodo MT1 y este es el modo más común (Intensidad de compuerta entrante). La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unión P2N2 y en parte a través de la zona P2. Se produce la natural inyección de electrones de N2 a P2, que es favorecida en el área próxima a la compuerta por la caída de tensión que produce en P2 la circulación lateral de corriente de compuerta. Esta caída de tensión se simboliza en la figura por signos + y -. Parte de los electrones inyectados alcanzan por difusión la unión P2N1 que bloquea el potencial exterior y son acelerados por ella iniciándose la conducción.

• El Segundo modo, del tercer cuadrante, y designado por III(-) es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son negativos con respecto al ánodo MT1 (Intensidad de compuerta saliente). Se dispara por el procedimiento de puerta remota, conduciendo las capas P2N1P1N4. La capa N3 inyecta electrones en P2 que hacen más conductora la unión P2N1. La tensión positiva de T1 polariza el área próxima de la unión P2N1 más positivamente que la próxima a la puerta. Esta polarización inyecta huecos de P2 a N1 que alcanzan en parte la unión N1P1 y la hacen pasar a conducción. 

 

• El tercer modo del cuarto cuadrante, y designado por I(-) es aquel en que la tensión del ánodo MT2 es positiva con respecto al ánodo MT1 y la tensión de disparo de la compuerta es negativa con respecto al ánodo MT1( Intensidad de compuerta saliente).

El disparo es similar al de los tiristores de puerta de unión. Inicialmente conduce la estructura auxiliar P1N1P2N3 y luego la principal P1N1P2N2. El disparo de la primera se produce como en un tiristor normal actuando T1 de puerta y P de cátodo. Toda la estructura auxiliar se pone a la tensión positiva de T2 y polariza fuertemente la unión P2N2 que inyecta electrones hacia el área de potencial positivo. La unión P2N1 de la estructura principal, que soporta la tensión exterior, es invadida por electrones en la vecindad de la estructura auxiliar, entrando en conducción.

• El cuarto modo del Segundo cuadrante y designado por III(+) es aquel en que la tensión del ánodo T2 es negativa con respecto al ánodo MT1, y la tensión de disparo de la compuerta es positiva con respecto al ánodo MT1(Intensidad de compuerta entrante). El disparo tiene lugar por el procedimiento llamado de puerta remota. Entra en conducción la estructura P2N1P1N4.La inyección de N2 a P2 es igual a la descrita en el modo I(+). Los que alcanzan por difusión la unión P2N1 son absorbido por su potencial de unión, haciéndose más conductora. El potencial positivo de puerta polariza más positivamente el área de unión P2N1 próxima a ella que la próxima a T1, provocándose una inyección de huecos desde P2 a N1 que alcanza en parte la unión N1P1 encargada de bloquear la tensión exterior y se produce la entrada en conducción.

Existe un gran número de posibilidades para realizar en la práctica el disparo del TRIAC, pudiéndose elegir aquella que más resulte adecuada para la aplicación concreta de que se trate. Se pueden resumir en dos variantes básicas:

• Disparo por corriente continua.
• Disparo por corriente alterna.

Disparo por corriente continua

En este caso la tensión de disparo proviene de una fuente de tensión continua aplicada al TRIAC a través de una resistencia limitadora de la corriente de puerta. Es necesario disponer de un elemento interruptor en serie con la corriente de disparo encargado de la función de control, que puede ser un simple interruptor mecánico o un transistor trabajando en conmutación.

Este sistema de disparo es el normalmente empleado en los circuitos electrónicos alimentados por tensiones continuas cuya función sea la de control de una corriente a partir de una determinada señal de excitación, que generalmente se origina en un transductor de cualquier tipo.

 

 

Disparo por corriente alterna

El disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.

 

 

Curva característica.

Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1 el triac puede encenderse aplicando una señal positiva entre la compuerta gate y la terminal MT1. (Ve+). Si la terminal MT2 es negativa con respecto a MT1 se enciende aplicando una señal negativa entre gate y MT1 .



Características generales

• Interruptor casi ideal.
• Soporta tensiones altas.
• Amplificador eficaz.
• Es capaz de controlar grandes potencias.
• Fácil controlabilidad.
• Relativa rapidez.
• Características en función de situaciones pasadas (memoria).
• El hecho de que entre en conducción, si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido, lo hace inmune a destrucción por sobretensión.
• Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes.
• La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.
• El encapsulado del triac es idéntico al de los tiristores.

• El TRIAC conmuta del modo de corte al modo de conducción cuando se inyecta corriente a la compuerta. Después del disparo la compuerta no posee control sobre el estado del TRIAC. Para apagar el TRIAC la corriente anódica debe reducirse por debajo del valor de la corriente de retención I_h
• La corriente y la tensión de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensión de bloqueo.
• La aplicación de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se encuentra  básicamente en corriente alterna. Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad
• La principal utilidad de los TRIACS es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.

Especificaciones especiales:

• Dispositivo capaz de soportar las potencias más elevadas. Único dispositivo capaz de soportar 4000Amp y 7000Volt.

• Frecuencia máxima de funcionamiento baja, ya que se sacrifica la velocidad (vida media de los portadores larga) para conseguir una caída en conducción lo menor posible. Su funcionamiento se centra en aplicaciones a frecuencia de red.

Aplicaciones

• La versatibilidad del TRIAC y la simplicidad de su uso le hace ideal para una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas.

• Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento.

• Funciona como interruptor electrónico y también a pila.

• Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

Rectificador Controlado de Silicio (SCR)

 

 

Definición

El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

Métodos de disparo. 

Para que se produzca el cebado de un tiristor, la unión ánodo - cátodo debe estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un tiempo suficientemente larga como para permitir que el tiristor alcance un valor de corriente de ánodo mayor que IL, corriente necesaria para permitir que el SCR comience a conducir. Para que, una vez disparado, se mantenga en la zona de conducción deberá circular una corriente mínima de valor IH, marcando el paso del estado de conducción al estado de bloqueo directo.          

Los distintos métodos de disparo de los tiristores son:

• Por puerta.
• Por módulo de tensión.
• Por gradiente de tensión (dV/dt) 
• Disparo por radiación. 
• Disparo por temperatura.   

Circuito equivalente

Al aplicarse una corriente IG a la terminal de compuerta (GATE), se producen las corrientes IC2=IB1.Como IB1 es la corriente de base del transistor Q1 y esta corriente causa que exista otra corriente de colector de Q1(IC1)La corriente IC1 va a encender a Q2 por la base inyectándole una corriente que a su vez enciende IC2, que es lo mismo que la base de IB1, este proceso se repite hasta saturar Q1 yQ2 causando el encendido del SCR.

Características generales

• Interruptor casi ideal.
• Soporta tensiones altas.
• Amplificador eficaz.
• Es capaz de controlar grandes potencias.
• Fácil controlabilidad.
• Relativa rapidez.
• Características en función de situaciones pasadas (memoria).

Especificaciones especiales

• El SCR necesita una corriente mínima de mantenimiento (IH) para que se mantenga en conducción y una corriente de enclavamiento (IL) para que el dispositivo pueda permanecer en conducción cuando se eliminan los pulsos de la puerta.
• V_GT e I_GT, que determinan las condiciones de encendido del dispositivo semiconductor.
• V_GNT e I_GNT, dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de dispararse de modo indeseado. La de voltaje comúnmente es 1.5Kv y la corriente máxima es 1 KA.
• PGM potencia máxima.
• Frecuencia de conmutación: Baja 60 Hz

Características estáticas

Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:

• Tensión inversa de pico de trabajo .............................................: V_RWM
• Tensión directa de pico repetitiva ...............................................: V_DRM
• Tensión directa ...........................................................................: V_T
• Corriente directa media ...............................................................: I_TAV
• Corriente directa eficaz ................................................................: I_TRMS
• Corriente directa de fugas ............................................................: I_DRM
• Corriente inversa de fugas ............................................................: I_RRM
• Corriente de mantenimiento ..........................................................: I_H

 

 

Características térmicas.  
          
Dependiendo de las condiciones de trabajo de un tiristor, éste disipa una cantidad de energía que produce un aumento de la temperatura en las uniones del semiconductor. Este aumento de la temperatura provoca un aumento de la corriente de fugas, que a su vez provoca un aumento de la temperatura, creando un fenómeno de acumulación de calor que debe ser evitado. Para ello se colocan disipadores de calor.

Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:

• Temperatura de la unión ................................................................: T_j
• Temperatura de almacenamiento ...................................................: T_stg
• Resistencia térmica contenedor-disipador ......................................: R_c-d
• Resistencia térmica unión-contenedor ............................................: R_j-c
• Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: R_j-a
• Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: Z_j-c

Características de control

Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes  características:

• Tensión directa máx. ....................................................................: V_GFM
• Tensión inversa máx. ...................................................................: V_GRM
• Corriente máxima..........................................................................: I_GM
• Potencia máxima ..........................................................................: P_GM
• Potencia media .............................................................................: P_GAV
• Tensión puerta-cátodo para el encendido......................................: V_GT
• Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.............: V_GNT
• Corriente de puerta para el encendido ...........................................: I_GT
• Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento............: I_GNT

Entre los anteriores destacan:

V_GT e I_GT, que determinan las condiciones de encendido del dispositivo semiconductor.

 V_GNT e I_GNT, que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de dispararse de modo indeseado.

Área de disparo seguro.  

En esta área (Figura 3) se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones y  corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona formada por las  curvas:

• Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puerta-cátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula de ánodo.
• Curva C: tensión directa de pico admisible VGF.
• Curva D: hipérbola de la potencia media máxima PGAV que no debemos sobrepasar.

 

Aplicaciones del SCR

Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna.           

Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes:

• Controles de relevador. 
• Circuitos de retardo de tiempo. 
• Fuentes de alimentación reguladas. 
• Interruptores estáticos. 
• Controles de motores. 
• Recortadores. 
• Inversores.
• Ciclo conversores. 
• Cargadores de baterías. 
• Circuitos de protección. 
• Controles de calefacción. 
• Controles de fase

Ejemplos del uso de tiristores

Los tiristores son sumamente populares en el control de potencia en cargas resistivas e inductivas como motores, solenoides, calefactores, etc. Comparados con los dispositivos equivalentes mecánicos como son los reles, los tiristores ofrecen mayor fiabilidad, mejores prestaciones y menor costo. En esta sección se analizan algunas aplicaciones típicas con tiristores para dar una idea de sus múltiples posibilidades.

 

• Regulación de luz 

Una de las aplicaciones más típicas de uso doméstico es el regulador de luz. La figura 183 muestra un esquema de este circuito basado en el TRIAC MAC218A de Motorola y cuyo control de disparo se realiza a través de un SBS. La resistencia R₁+R₂ carga el condensador C₁ a través de la propia tensión de alimentación en alterna y cuando se alcanza la tensión de ruptura del SBS, este dispara el TRIAC haciendo circular la corriente por la carga (lámpara). El uso de TRIAC y SBS permite el control de potencia en semiperiodos positivos y negativos.

El ángulo de conducción se controla a través de la resistencia variable R₁; contra mas pequeño sea su valor el ángulo de conducción será mayor, y viceversa. Las ecuaciones de funcionamiento del circuito son difíciles de extraer pero en la figura  se indican los valores típicos de los diferentes componentes. Los diodos, la resistencia de R₄ y el condensador C₂ actúan como elementos de protección.



Regulador de luz



 

• Control de velocidad de motores 

El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCR en mayor medida que en TRIAC. A primera vista, el TRIAC presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo. Sin embargo, el TRIAC tiene unas características dv/dt inadecuadas para el control de motores y es difícil la realización de circuitos de control simétricos. Por otra parte, el SCR puede conducir en todo el periodo si se rectifica la señal de red. Las figuras 185a y 185b muestran dos ejemplos sencillos de control realizados a través de SCR de un motor universal (Figura 185a) y un motor de imán-permanente (Figura 185b).

Fig.185. Control de velocidad de motores.a) Motor universal b) motor de magneto-permanente.  

 

• Control de calor con sensor de temperatura

El circuito de control de calor mostrado en la figura 186 ha sido concebido para controlar la temperatura de una habitación, bien utilizando una fuente de calor (por ejemplo, una resistencia eléctrica o un horno) o bien utilizando un ventilador (o cualquier dispositivo refrigerador). El circuito de disparo se realiza a través de un UJT que introduce un ángulo de conducción de los TRIAC que va a depender de la temperatura de la habitación medida a través de una resistencia térmica (termistor) R_T cuyo valor es de 2 kΩ a 25 °C; el rectificador de puente de diodos y el diodo zener 1N5250A alimentan a este circuito de disparo. R₂ se ajusta para que el transistor bipolar 2N3905 este en corte a una temperatura dada. Cuando el 2N3905 está en corte ninguna corriente carga el condensador C y, por consiguiente, el UJT y los TRIAC están cortados. Si el 2N3905 esta a ON, este carga el condensador C y dispara el UJT cuando alcanza la tensión V_P. El tiempo que tarda en alcanzar la tensión V_P del UJT depende de R_T. Un incremento en la temperatura disminuye el valor de R_T, y por consiguiente, disminuye el valor de corriente de colector del transistor aumentando a su vez el tiempo de carga del condensador (disminuye el ángulo de conducción). Por el contrario, al disminuir temperatura aumenta el ángulo de conducción. El modo de operar con la temperatura se invierte si se intercambia R_T con R₂.
 

Figura 186. Circuito de control de calor.

 

 

Conclusión o Resumen

 

Amanera de conclusión podemos mencionar de manera general que el tema abordado anterior mente de los tiristores resulto un tema  de suma importancia debido a que al menos para nosotros como mecatrónicos es de gran utilidad como lo hemos venido mencionando a lo largo de los anteriores temas el saber cómo está conformado un equipo desde su punto más básico ya que muchas veces esas pequeñas cosas a las cuales no prestamos la debida atención resultan de mucha importancia, además de que actualmente la mayoría de los aparatos, y máquinas de la actualidad emplean un gran número de estos dispositivos.

Además de que también resulta de gran importancia para nosotros conocer cómo funcionan estos dispositivos, para qué nos sirven, cómo se deben de conectar, cuáles son sus ventajas y desventajas, cuáles son algunas de sus principales características tanto físicas como técnicas de cada uno, con el hecho de saberlos emplear en una situación que se requiera y principalmente distinguirlos entre uno y otro dispositivo y con ello logrando aumentar la vida útil tanto del dispositivo como del equipo que lo contenga.   

Abordando el tema de los transistores el cual es un tema muy extenso nos pudimos percatar que un transistor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación y el cual se compone de materiales de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores además de que también son considerados como dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica y es de gran importancia mencionar que el dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos y por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).

Un tiristor funciona básicamente como unas llaves de estado sólido capaces de bloquear tensiones directas e inversas hasta el momento que son disparados en donde el disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente. Al dispararlos se convierten en dispositivos de baja impedancia, conduciendo la corriente que fije el circuito exterior, permaneciendo indefinidamente en conducción mientras la corriente no disminuya por debajo de un cierto valor. Una vez disparado y establecida la corriente principal, la corriente de disparo puede ser removida sin alterar el estado de conducción del tiristor. Análogamente una vez recuperada la capacidad de bloqueo, ésta se mantiene sin otro requisito hasta la ocurrencia de un nuevo disparo.

Otro punto que es importante mencionar es en las formas en las que se activa un tiristor o en las que se puede comenzar a conducir ya que cabe destacar que en los tiristores, el pasaje de corte a conducción, es irreversible por su naturaleza de proceso de realimentación positiva y algunas veces las maneras en que se activan ciertos tiristores se hacen de manera indeseada, generalmente derivados de perturbaciones transitorias que producen el cambio permanente del estado del tiristor, que al producirse en un momento no deseado puede provocar el malfuncionamiento o fallas totales en el circuito donde se encuentra inserto el tiristor. Para ello siempre deben tomarse todas las precauciones necesarias para evitarlos. Algunas de las formas mencionadas de las cuales se puede activar un tiristor son las siguientes: Por efecto transistor: es el método de uso normal para provocar la conducción de los tiristores. En la compuerta del tiristor se inyectan portadores suplementarios a través de una señal adecuada, provocando el fenómeno de cebado o encendido del tiristor; Por efecto fotoeléctrico: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiéndose activar el tiristor: Por Tensión: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo; Por derivada de tensión: Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo y por ultimo Por Temperatura: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse.

Y como último punto a mencionar sobre este tema seria en el tema relacionado con la aplicación que tienen los tiristores ya que normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o voltajes muy grandes, también son comúnmente usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexión o desconexión del dispositivo, así como también pueden ser usados como elementos de control en controladores accionados por ángulos de fase, esto es una modulación por ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna, en circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores automáticos magneto-térmicos, es decir, pueden interrumpir un circuito eléctrico, abriéndolo, cuando la intensidad que circula por él se excede de un determinado valor, se suelen usar para controlar la rectificación en corriente alterna, es decir, para transformar esta corriente alterna en corriente continua otras aplicaciones comerciales son en electrodomésticos, herramientas eléctricas y equipos para exteriores.

 

 

Abordando ahora el tema referido a los Diac podrimos decir que un Diac es un dispositivo semiconductor de dos conexiones, es decir, es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia, se podría decir que se comporta como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en formas opuestas la conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto, el diac  normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.

Algunas de las características principales del diac es que: pose tensión de disparo, corriente de disparo, tensión de simetría, tensión de recuperación, disipación de potencia, es otro dispositivo tiristor y se usa normalmente para disparar a un TRIAC, se comporta como dos Diodos Zener conectados en paralelo pero orientados en formas opuestas y dicha conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto.

Y sus aplicaciones del diac son principalmente: en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensión a la carga durante una fracción de ciclo de la alterna estos sistemas se utilizan para el control de iluminación con intensidad variable calefacción eléctrica con regulación de temperatura controles de velocidad de motores.

En el caso del tema de los Triac estos son es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento, también otra particularidad del Triac es que puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa. Su estructura contiene seis capas, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas.  En sentido T2-T1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido T1-T2 a través de P2N1P1N4.  La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa.  La complicación de su estructura lo hace más delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para soportar sobre intensidades.  Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos   200 (A) eficaces y desde 400 a 1000 (V) de tensión de pico repetitivo.  Los TRIAC son fabricados para funcionar a frecuencias bajas; los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores. Y actúa como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo, este dispositivo es equivalente a dos "latchs"(transistores conectados con realimentación positiva, donde la señal de retorno aumenta el efecto de la señal de entrada).

 

Debido a que el TRIAC posee dos ánodos denominados (MT1 y MT2) y una compuerta G, la polaridad de la compuerta y la polaridad del ánodo 2, se mide con respecto al ánodo 1. Puede dispararse desde el cuadrante I o III. Y a  los tipos de disparos se les denominan: Disparo cuadrante I (+): En este tipo de disparo la polaridad del ánodo MT2 y la de la compuerta son positivas, con respecto al ánodo MT1. Este método es el más común. La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unión P2N2 y en parte por la zona P2. Se observa como la corriente pasa por la ruta desde MT2 de: P1N1 y P2N2 para llegar a MT1; Disparo cuadrante III (-): En este tipo de disparo es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son negativos con respecto a MT1, es decir, que el triac conduzca desde MT1 hasta MT2 pasando por la ruta P2N1P1N4; Disparo cuadrante I (-): En este tipo de disparo la polaridad del ánodo MT2 es positiva con respecto al ánodo MT1, mientras que la compuerta, tiene una polaridad negativa con respecto al ánodo MT1. El triac conduce del ánodo MT2 al MT1 pasando inicialmente por la ruta P1N1P2N3, y después por la ruta principal P1N1P2N2 y por último el Disparo cuadrante III (+): En este modo la tensión del ánodo MT2 es negativa con respecto a la del ánodo MT1 y la tensión de disparo de la compuerta es positiva con respecto al ánodo MT1. Este método conduce por la ruta P2N1P1N4 de MT1 hacia MT2.

Algunas de las muchas características  que presenta un Triac son principalmente: que funciona como un interruptor casi ideal, soporta tensiones altas, amplificador eficaz, es capaz de controlar grandes potencias, fácil controlabilidad, relativa rapidez, características en función de situaciones pasadas (memoria), el hecho de que entre en conducción, si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido, lo hace inmune a destrucción por sobretensión, su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes, el encapsulado del triac es idéntico al de los tiristores, el TRIAC conmuta del modo de corte al modo de conducción cuando se inyecta corriente a la compuerta. Después del disparo la compuerta no posee control sobre el estado del TRIAC. Para apagar el TRIAC la corriente anódica debe reducirse por debajo del valor de la corriente de retención I_h, la corriente y la tensión de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensión de bloqueo y la aplicación de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se encuentra  básicamente en corriente alterna.

 

Concluyendo con el tema de los Triac cabe mencionar que sus principales aplicaciones son principalmente en: variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas, una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento, funciona también a pila y se utilizan Triac de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

Ahora bien una vez ya abordados la mayor parte de los temas de este informe solo nos faltaría mencionar a los SCR los cuales no son más que un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, en donde sus métodos de disparos son muy similares o iguales a como se dispara o se activa un tiristor común y normal y en donde algunas de sus principales características son: Funciona como un interruptor casi ideal, soporta tensiones altas, es un amplificador eficaz, es capaz de controlar grandes potencias, es de fácil controlabilidad, es de relativa rapidez, características en función de situaciones pasadas (memoria).

Y para finalizar con este tema y también esta conclusión cabe mencionar las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna. Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes: controles de relevador, circuitos de retardo de tiempo, fuentes de alimentación reguladas, interruptores estáticos, controles de motores, recortadores, inversores, ciclo conversores, cargadores de baterías, circuitos de protección, controles de calefacción y controles de fase.

 

 

Cuestionario

 

1.    ¿Qué es un tiristor?

Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación y el cual se compone de materiales de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores además de que también son considerados como dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica

2.    ¿Cómo es la estructura de un tiristor?

El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos y por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).

3.    ¿Cómo funciona un tiristor?

Un tiristor funciona básicamente como unas llaves de estado sólido capaces de bloquear tensiones directas e inversas hasta el momento que son disparados en donde el disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente. Al dispararlos se convierten en dispositivos de baja impedancia, conduciendo la corriente que fije el circuito exterior, permaneciendo indefinidamente en conducción mientras la corriente no disminuya por debajo de un cierto valor. Una vez disparado y establecida la corriente principal, la corriente de disparo puede ser removida sin alterar el estado de conducción del tiristor. Análogamente una vez recuperada la capacidad de bloqueo, ésta se mantiene sin otro requisito hasta la ocurrencia de un nuevo disparo.

4.    ¿Cuáles son las principales maneras en las cuales se puede activar un tiristor sean de manera deseada o indeseada?

Algunas de las formas mencionadas de las cuales se puede activar un tiristor son las siguientes:

·         Por efecto transistor: es el método de uso normal para provocar la conducción de los tiristores. En la compuerta del tiristor se inyectan portadores suplementarios a través de una señal adecuada, provocando el fenómeno de cebado o encendido del tiristor

·        Por efecto fotoeléctrico: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiéndose activar el tiristor:

·         Por Tensión: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo.

·         Por derivada de tensión: Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo y por último.

·         Por Temperatura: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse.

5.    ¿Generalmente que puede derivar estas activaciones indeseadas de los tiristores y que pueden provocar?

Generalmente derivados de perturbaciones transitorias que producen el cambio permanente del estado del tiristor, que al producirse en un momento no deseado puede provocar el malfuncionamiento o fallas totales en el circuito donde se encuentra inserto el tiristor.

6.    ¿Cuáles son las aplicaciones de los tiristores?

Normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o voltajes muy grandes, también son comúnmente usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexión o desconexión del dispositivo, así como también pueden ser usados como elementos de control en controladores accionados por ángulos de fase, esto es una modulación por ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna, en circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores automáticos magneto-térmicos, se suelen usar para controlar la rectificación en corriente alterna, es decir, para transformar esta corriente alterna en corriente continua otras aplicaciones comerciales son en electrodomésticos, herramientas eléctricas y equipos para exteriores.

7.    ¿A qué se le llama Diac?

Podríamos decir que se le llama Diac al dispositivo semiconductor de dos conexiones, es decir, es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.

8.    ¿Cómo trabaja un Diac?

Se podría decir que un Diac trabaja como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en formas opuestas la conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto, el diac  normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza  (30 V aproximadamente) y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.

9.    ¿Cuáles son algunas de las principales características de un Diac?

• Pose tensión de disparo
• Corriente de disparo
• Tensión de simetría
• Tensión de recuperación
• Disipación de potencia
• Es otro dispositivo tiristor y se usa normalmente para disparar a un TRIAC.
• Se comporta como dos Diodos Zener conectados en paralelo pero orientados en formas opuestas y dicha conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto.

10.  ¿Cuáles son algunas de las principales aplicaciones de un Diac?

Sus aplicaciones del diac son principalmente: en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensión a la carga durante una fracción de ciclo de la alterna estos sistemas se utilizan para el control de iluminación con intensidad variable calefacción eléctrica con regulación de temperatura controles de velocidad de motores.

11.  ¿Qué es un Triac?

Los Triac son dispositivos semiconductores de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento, también otra particularidad del Triac es que puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

 

12.  ¿Cuál es la estructura de un Triac?

Su estructura contiene seis capas, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas.  En sentido T2-T1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido T1-T2 a través de P2N1P1N4.  La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa.  La complicación de su estructura lo hace más delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para soportar sobre intensidades.  Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos   200 (A) eficaces y desde 400 a 1000 (V) de tensión de pico repetitivo.  Los TRIAC son fabricados para funcionar a frecuencias bajas; los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores.

 

13.  ¿Cómo funciona un Triac?

Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional.

Conduce entre los dos ánodos (A1 y A2) cuando se aplica una señal a la puerta (G).
Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo. Al igual que el tiristor, el paso de bloqueo al de conducción se realiza por la aplicación de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conducción al de bloqueo por la disminución de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (I_H).

Dado que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y cátodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, se activará al aplicar una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta y la terminal MT1.

No es necesario que estén presentes ambas polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o negativa de compuerta. En la práctica, la sensibilidad varía de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente se opera en el  cuadrante I (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III (voltaje y corriente de compuerta negativos).

14.  ¿Cuál es circuito equivalente de un Triac?

Se puede considerar a un TRIAC como si fueran dos SCR conectados en antiparalelo, con una conexión de compuerta común, este dispositivo es equivalente a dos "latchs"(transistores conectados con realimentación positiva, donde la señal de retorno aumenta el efecto de la señal de entrada).

15.  ¿Cuáles son los cuatro métodos de disparo de un Diac?

Puede dispararse desde el cuadrante I o III. Y a  los tipos de disparos se les denominan:

·         Disparo cuadrante I (+): En este tipo de disparo la polaridad del ánodo MT2 y la de la compuerta son positivas, con respecto al ánodo MT1. Este método es el más común. La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unión P2N2 y en parte por la zona P2. Se observa como la corriente pasa por la ruta desde MT2 de: P1N1 y P2N2 para llegar a MT1.

·         Disparo cuadrante III (-): En este tipo de disparo es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son negativos con respecto a MT1, es decir, que el triac conduzca desde MT1 hasta MT2 pasando por la ruta P2N1P1N4.

·         Disparo cuadrante I (-): En este tipo de disparo la polaridad del ánodo MT2 es positiva con respecto al ánodo MT1, mientras que la compuerta, tiene una polaridad negativa con respecto al ánodo MT1. El triac conduce del ánodo MT2 al MT1 pasando inicialmente por la ruta P1N1P2N3, y después por la ruta principal P1N1P2N2.

·         Disparo cuadrante III (+): En este modo la tensión del ánodo MT2 es negativa con respecto a la del ánodo MT1 y la tensión de disparo de la compuerta es positiva con respecto al ánodo MT1. Este método conduce por la ruta P2N1P1N4 de MT1 hacia MT2.

16.  ¿Cuáles son algunas de las características que presenta un Triac?

Algunas de las muchas características  que presenta un Triac son principalmente: que funciona como un interruptor casi ideal, soporta tensiones altas, amplificador eficaz, es capaz de controlar grandes potencias, fácil controlabilidad, relativa rapidez, características en función de situaciones pasadas (memoria), el hecho de que entre en conducción, si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido, lo hace inmune a destrucción por sobretensión, su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes, el encapsulado del triac y es idéntico al de los tiristores.

17.  ¿Cuáles son las principales aplicaciones de los Triac?

Cabe mencionar que sus principales aplicaciones son principalmente en: variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas, una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento, funciona también a pila y se utilizan Triac de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

18.  ¿Cuál es la definición de un SCR?

Un SCR es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, en donde sus métodos de disparos son muy similares o iguales a como se dispara o se activa un tiristor común y normal.

19.  ¿Cuáles son algunas de las principales características que caracterizan a un SCR?

Algunas de sus principales características son: Funciona como un interruptor casi ideal, soporta tensiones altas, es un amplificador eficaz, es capaz de controlar grandes potencias, es de fácil controlabilidad, es de relativa rapidez, características en función de situaciones pasadas (memoria).

20.  ¿Cuáles son algunas de sus principales aplicaciones de los SCR?

Cabe mencionar las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna. Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes: controles de relevador, circuitos de retardo de tiempo, fuentes de alimentación reguladas, interruptores estáticos, controles de motores, recortadores, inversores, ciclo conversores, cargadores de baterías, circuitos de protección, controles de calefacción y controles de fase.

 

Bibliografía

• http://es.slideshare.net/fabian910120/scr-triac-y-diac

• http://es.slideshare.net/edgarmujica/prctica-2-potencia-monofasica
• http://es.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamiento
• http://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor
• http://es.wikipedia.org/wiki/Diac
• http://www.unicrom.com/tut_diac.asp
• http://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-triac.php
• http://www.unicrom.com/Tut_triac.asp
   

 

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