Diac

Fundamentos Básicos del DIAC

Introducción El diac (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón. Los diac son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor. 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.

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Desarrollo 1.-) Diac: El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar Triacs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). Tiene dos terminales: MT1 y MT2. Ver el diagrama.

El DIAC 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. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza. 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. Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo (30v aproximadamente, dependiendo del modelo). Hasta que la tensión aplicada entre sus extremos supera la tensión de disparo VBO; la intensidad que circula por el componente es muy pequeña. Al superar dicha tensión la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo, como consecuencia, la tensión anterior. La aplicación más conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga.

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2.-) 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.

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3.-) Principio de operación y curva característica: La operación del DIAC consiste fundamentalmente en llevar la estructura NPN hasta un voltaje de ruptura equivalente al BVCEO del transistor bipolar. Debido a la simetría de construcción de este dispositivo, la ruptura puede ser en ambas direcciones y debe procurarse que sea la misma magnitud de voltaje. Una vez que el dispositivo empieza a conducir corriente sucede un decremento en el voltaje de ruptura BVCEO, presentando una región de impedancia negativa (si se sigue aumentando la corriente puede llegar hasta la segunda ruptura), entonces se logra que el dispositivo maneje corrientes muy grandes.

Figura 2.2 Curva característica del DIAC

Como se ilustra en la figura 2.2, en este dispositivo se tiene siempre una pendiente negativa, por lo cual no es aplicable el concepto de corriente de sustentación

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La conducción ocurre en el DIAC cuando se alcanza el voltaje de ruptura, con cualquier polaridad, a través de las dos terminales. La curva de la figura 2.2 ilustra esta característica. Una vez que tiene lugar la ruptura, la corriente fluye en una dirección que depende de la polaridad del voltaje en las terminales. El dispositivo se apaga cuando la corriente cae abajo del valor de retención.

El circuito equivalente de un DIAC consiste en cuatro transistores dispuestos como se ilustra en la figura 2.3 (a). Cuando el DIAC esta 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.

A1 R

R

Q3

A1

Q1

A1 Q4 Q2

(a)

(b)

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(c)

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Figura 2.3 Circuito equivalente del DIAC y condiciones de polarización.

4.-) 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. 5.-) Circuito Práctico con diac: Aquí podemos observar como el DIAC permite disparar tanto en el semiperíodo positivo como el negativo. Bloqueo y Disparo. En estas formas de onda podemos ver el momento cuando disparamos el Tiristor y a partir de ese momento pasa a conducir, en la señal de arriba vemos como se “queda” toda la señal en la RL, de esta manera controlamos la potencia a entregar a la carga Aquí podemos ver la curva de características del Tiristor y aunque no se pueda observar con claridad en el momento de disparo cuanto mayor sea la tensión entre ánodo y cátodo menor Intensidad será necesaria en la puerta para dispararlo, incluso se pueden llegar a dar cebados indeseados por tensiones muy altas entre ánodo y cátodo. Circuito disparando un TRIAC con un DIAC VRL RL

R3 10k 10W RVAR Q5 2

1

1

2

Ve C2

Aquí podemos observar como el DIAC permite disparar tanto en el semiperíodo positivo como el negativo.

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6.-) Características generales y 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 y algunos 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.

Figura 3: Disparo de TRIAC mediante un DIAC.

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7.-) Tipos de Diacs: 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. Su aplicación tiene como dispositivo de disparo bidireccional para el TRIAC.

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Conclusión En síntesis el diac es un dispositivo semiconductor de dos terminales de estructura similar a la del transistor que presenta cierto tipo de conductividad biestable en ambos sentidos. Cuando las tensiones presentes en sus terminales son suficientemente altas se utiliza principalmente junto a los triacs que para el control en fase de los circuitos. Es un tipo de tiristor que puede conducir en los dos sentidos. Es un dispositivo de dos terminales que funciona básicamente como dos diodos Shockley que conducen en sentidos opuestos.

Construcción básica y símbolo del diac. La curva de funcionamiento refleja claramente el comportamiento del diac, que funciona como un diodo Shockley tanto en polarización directa como en inversa. Cualquiera que sea la polarización del dispositivo, para que cese la conducción hay que hacer disminuir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Las partes izquierda y derecha de la curva, a pesar de tener una forma análoga, no tienen por qué ser simétricas.

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Bibliografía

www.wikipedia.com www.monografias.com www.tuelectronica.com www.electronicafacil.com Gran Enciclopedia Encarta 2009 Guía práctica de electricidad y Electrónica

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