Scr Y Triac.docx

SCR Y TRIAC Un tiristor es un dispositivo conmutador biestable que tiene la propiedad de pasar rápidamente al estado “ON” (encendido) para una plena corriente de trabajo cuando recibe un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, y sólo puede ser puesto en “OFF” (apagado) con la interrupción de la corriente principal de trabajo, interrumpiendo el circuito o haciendo circular una corriente de sentido contrario. Los tiristores son usualmente dispositivos de mediana y de alta potencia. Son el equivalente sólido de los interruptores mecánicos, por lo cual dejan pasar plenamente o bloquean por completo el paso de la corriente de trabajo, sin niveles intermedios; o todo o nada. Al grupo de los tiristores pertenecen dispositivos tales como el DIAC, equivalente a dos diodos zener puestos en serie pero en sentidos inversos, o sea que sólo conducen corrientes cuando estas alcanzan ciertos voltajes así sean alternas; el SCR, un rectificador de conducción controlada; el TRIAC, equivalente a dos SCR en contraparalelo; el QUADRAC, o sea, un TRIAC con un DIAC incluido en serie con el terminal gate; el PUT, el fototiristor, el SUS, el SBS, entre otros 1. RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR) 1.1 Teoría y operación del SCR El S.C.R. está constituido por cuatro capas de silicio dopadas alternativamente con impurezas del tipo P y del tipo N, como se indica en la Figura 1 a), estando su símbolo representado en la Figura 1 b). La región terminal P1 es el ánodo (A) y la otra región terminal N2 el cátodo (K). La puerta (G) se sitúa en la zona P2.

a) Construcción básica del SCR

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b) Símbolo del SCR

El SCR es un pequeño dispositivo de tres terminales, o bornes, que hace el mismo trabajo semiconductor de un diodo normal (deja pasar la corriente en un solo sentido), pero con la diferencia de que en este se puede controlar el momento en el cual pueden comenzar a pasar los electrones. El primer terminal recibe el nombre de cátodo, y es utilizado como entrada de corriente. El segundo sirve de salida, y se le conoce como ánodo. El tercero es el gate, o terminal de control para el paso de corriente cátodo - ánodo. El gate, llamado también terminal de “arranque” o “encendido” del tiristor, sólo sirve para iniciar el paso de corriente entre las otras dos terminales, lo que logra con una corriente muy pequeña (unos 20 mA). Un SCR actúa de manera muy similar a un interruptor. Cuando está conduciendo presenta un camino de baja resistencia para el flujo de corriente de ánodo a cátodo; por consiguiente, actúa como un interruptor cerrado. Cuando está bloqueado, no puede fluir corriente de ánodo a cátodo; por consiguiente, actúa como interruptor abierto. Debido a que es un dispositivo de estado sólido, la conmutación de un SCR es muy rápida. 1.2 Curva Característica V – I del SCR. En la Figura 2 se muestra la curva característica del SCR. Cuando el SCR tiene polarización inversa, actúa como un diodo común, con su pequeña cantidad normal de corriente de fuga (también llamada “corriente de escape” o “pérdida”). Cuando se aumenta la tensión inversa, también llegara a la ruptura, como un diodo. También actúa como un diodo con polarización directa entre los puntos D y E. Para valores altos de corriente de compuerta, tales como el punto C, el SCR se pondrá en ON (o disparará) al valor bajo de la tensión VB de ánodo a cátodo a lo largo del eje horizontal. Cuando disminuye la corriente de compuerta, tal como el punto B de la Figura, la tensión VB de ánodo a cátodo tendrá un valor mucho más alto antes que el SCR se ponga en ON.

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Característica I-V del SCR

Características de la compuerta de los SCR Como ya se mencionó, el SCR es un elemento de tres terminales y es unidireccional, como lo sugiere su mismo nombre en cuanto a que es un rectificador. Además de sus dos terminales principales: ánodo, cátodo y el electrodo de mando, llamado Compuerta (o puerta), que controla el flujo de corriente a través de sus terminales principales (de ánodo a cátodo). El SCR, aún cuando se polarice directamente, permanece normalmente bloqueado hasta el momento en que se le hace conducir por medio de una señal de corriente aplicada sobre su electrodo de mando, la compuerta, quien determina cuándo el rectificador conmuta del estado de bloqueo (circuito abierto) al estado de conducción (circuito cerrado). Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión pn estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura 3 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare. Si la corriente de compuerta es cero, el SCR aún se pondrá ON sí la tensión se aumenta a la tensión directa de transición conductiva (o tensión de Irrupción) en VA para poner disparar un SCR se requiere una combinación de corriente de compuerta y de corriente de ánodo a cátodo.

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Voltaje de compuerta a cátodo (VGK) y corriente de compuerta (IG necesarios para disparar un SCR)

Una vez que un SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de compuerta. Mientras la corriente continué fluyendo a través de las terminales principales, de ánodo a cátodo, el SCR permanecerá en ON. Cuando la corriente de ánodo a cátodo (IAK) caiga por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de retención, simbolizada IHO el SCR se apagara. Esto normalmente ocurre cuando la fuente de voltaje de ca pasa por cero a su región negativa. Para la mayoría de los SCR de tamaño mediano, la IHO es alrededor de 10 mA. 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. La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Además el tiristor se bloqueará automáticamente al cambiar la alternancia de positiva a negativa ya que en este momento empezará a recibir tensión inversa. 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. 4

· Controles de fase. TRIODO DE CORRIENTE ALTERNA (TRIAC) Teoría y operación del TRIAC El triac es un dispositivo semiconductor 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 El triac (tríodo de corriente alterna) es un componente en tres terminales y derivado del tiristor, que puede considerarse eléctricamente como dos tiristores en anti-paralelo. Presenta sin embargo, dos ventajas fundamentales sobre este circuito equivalente: El circuito de control resulta mucho más fácil al no existir más que un electrodo de mando. Puede bascular el estado conductor independientemente de la polaridad de la tensión aplicada a terminal de control La estructura del TRIAC contiene seis capas como se indica en la FIG.4a) aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas. En sentido MT2-MT1 conduce a través de P1N1P2N2 y en sentido MT1-MT2 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. En la FIG.4b) se muestra el símbolo esquemático e identificación de las terminales de un Triac, la nomenclatura Ánodo 2 (A2) y Ánodo 1 (A1) pueden ser reemplazados por Terminal Principal 2 (MT2) y Terminal Principal 1 (MT1) respectivamente. Entonces un SCR, dará solo la mitad de voltaje a la carga, mientras que el Triac será todo el voltaje. De forma coloquial podría decirse que el Triac es un switch que conmutar la corriente alterna a la carga. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en antiparalelo. Cuando el Triac conduce, hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra, dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado. Cuando el voltaje es más positivo en MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1 en caso contrario fluye de MT1 a MT2. En ambos casos el Triac se comporta como un interruptor cerrado. Cuando el Triac deja de conducir no puede fluir corriente entre las terminales principales sin importar la polaridad del voltaje externo aplicado por tanto actúa como un interruptor abierto. Debe tenerse en cuenta que si se aplica una variación de tensión importante al Triac (dv/dt) aún sin conducción previa, el Triac puede entrar en conducción directa.

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a)

Construcción básica del SCR

b)

Símbolo del SCR

Característica I-V del TRIAC El punto VBD (tensión de ruptura) es el punto por el cual el dispositivo pasa de una resistencia alta a una resistencia baja y la corriente, a través del Triac, crece con un pequeño cambio en la tensión entre los ánodos. 6

El Triac permanece en estado ON hasta que la corriente disminuye por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Esto se realiza por medio de la disminución de la tensión de la fuente. Una vez que el Triac entra en conducción, la compuerta no controla más la conducción, por esta razón se acostumbra dar un pulso de corriente corto y de esta manera se impide la disipación de energía sobrante en la compuerta. El mismo proceso ocurre con respecto al tercer cuadrante, cuando la tensión en el ánodo MT2 es negativa con respecto al ánodo MT1 y obtenemos la característica invertida. Por esto es un componente simétrico en cuanto a conducción y estado de bloqueo se refiere, pues la característica en el cuadrante I de la curva es igual a la del III

Característica tensión – corriente del Triac. Muestra la corriente a través del Triac como una función de la tensión entre los ánodos MT2 y MT1.

Métodos de disparo del TRIAC El Triac posee dos ánodos denominados (MT1 y MT2) y una compuerta G. La polaridad de la compuerta G y la polaridad del ánodo 2, se miden con respecto al ánodo 1. 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. Veamos cuáles son los fenómenos internos que tienen lugar en los cuatro modos posibles de disparo. 1.-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. 7

2 – 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. 3 – 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. 4 – 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 absorbidos 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. El estado I (+), seguido de III (-) es aquel en que la corriente de compuerta necesaria para el disparo es mínima. En el resto de los estados es necesaria una corriente de disparo mayor. El modo III (+) es el de disparo más difícil y debe evitarse su empleo en lo posible. En general, la corriente de encendido de la compuerta, dada por el fabricante, asegura el disparo en todos los estados.

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Cuadrantes de disparo del TRIAC

Aplicaciones

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Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.

Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés. Funciona como switch 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.

“TIRISTORES Y ALGUNOS DISPOSITIVOS DE DISPARO”

Rectificador controlado de silicio 9

El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por Cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y puerta. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo. Según se atrase o adelante éste, se controla la corriente que pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado. Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.

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Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Tiristor SCR (Rectificador controlado de silicio) Símbolo, funcionamiento básico, parámetros, curva característica El Tiristor es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal. El símbolo y estructura son:

Analizando los diagramas: A = ánodo, G = compuerta o Gate, C = K = cátodo

Funcionamiento básico El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento. Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1. IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2) , este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1, y...... Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del tiristor.

Los parámetros del SCR son: - VRDM: Máxima tensión inversa de cebado (VG = 0)

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- VFOM: Máxima tensión directa sin cebado (VG = 0) - IF: Máxima corriente directa permitida. - PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo. - VGT-IGT: Máxima tensión o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado - IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el tiristor - dv/dt: Máxima variación de tensión sin producir cebado. - di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el tiristor. Nota: dv/dt, di/dt: Ver parámetros del SCR en Tiristor en corriente continua

Curva característica La siguiente figura muestra la dependencia entre la tensión de conmutación y la corriente de compuerta. Cuando el tiristor está polarizado en inversa se comporta como un diodo común (ver la corriente de fuga característica). En la región de polarización en directo el tiristor se comporta también como un diodo común, siempre que el tiristor ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E. Para valores altos de corriente de compuerta (IG) (ver punto C), la tensión de ánodo a cátodo es menor (VC). Si la IG disminuye, la tensión ánodo-cátodo aumenta. (Ver el punto B y A, y la tensión ánodo-cátodo VB y VA). Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, la tensión ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes de que el SCR conduzca (se ponga en On)

Diac

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.

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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.

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.

Triac

Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en antiparalelo. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.

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Aplicaciones más comunes Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés. Funciona como switch 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.

El TRIAC Control de potencia en corriente alterna (AC) El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. (Ver imagen).

El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. 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:

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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. Ejemplo: Una aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes (circuito de control de fase).

Donde: -Donde: - Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.) - L: lámpara - P: potenciómetro - C: condensador (capacitor) - R: Resistencia - T: Triac - A2: Anodo 2 del Triac - A3: Anodo 3 del Triac - G: Gate, puerta o compuerta del Triac El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula) Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga del condensador causando que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación y la que se aplica a la compuerta

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Nota: la diferencia de fase o la fase entre dos señales u ondas se define como el ángulo (diferencia de tiempo) que existe entre los dos orígenes de las mismas.

COMPROBACIÓN DE DIODOS, TRANSISTORES Y TIRISTORES. En este capítulo vamos a dedicarnos a verificar si el estado de un semiconductor es malo o, por el contrario tiene muchas probabilidades de estar en buenas condiciones. Es muy importante tener en cuenta que el resultado de las verificaciones que aquí se van a proponer no podrá ser nunca “¡O.K.!”, sino a lo sumo “¡todo parece indicar que es bueno!”. EL OHMETRO. Las medidas en vacío, esto es, sin alimentación, consisten en comprobar continuidad, lo que significa que deberemos emplear el Óhmetro. Merece la pena entretenernos un poco en sus entresijos para tener claros algunos detalles que no por simples dejan de ser importantes. El Óhmetro básicamente consiste en una fuente de tensión en serie con una resistencia y un miliamperímetro.

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El componente que conectemos entre las puntas de prueba deja pasar más o menos cantidad de corriente dependiendo de su impedancia, lo que ya nos hace pensar de entrada que aunque la indicación de la pantalla sea interpretada como Ómnios, en realidad con el Óhmetro medimos Amperios (mA o uA). Si la tensión de la fuente que contiene el Óhmetro que empleamos para comprobar el estado de un semiconductor fuera inferior al valor de la tensión de barrera del material con el que está construido éste, no se establecería corriente apreciable en ninguna circunstancia, lo que daría lugar a una interpretación errónea de la medida. Es importante tener en cuenta esta condición. POSICION PARA SEMICONDUCTORES. Todos los polímetros actuales ofrecen una posición para comprobar el estado de semiconductores. Suele estar rotulada con el símbolo de un diodo y muy a menudo también con una pareja de corcheas porque en esa misma posición, si se conecta una resistencia de muy bajo valor en las bananas de prueba, suena un pitido. El circuito que se configura para esa posición del selector lo tenemos en la figura.

Es evidente que la pantalla muestra el valor de la tensión que existe entre las puntas de prueba. Si suponemos que en ellas se conecta un diodo, y que éste queda polarizado directamente (banana roja en el ánodo), veremos el valor de la tensión que se genera en la unión cuando la corriente a su través es de apenas algún uA, que es lo que permite la resistencia limitadora. Este valor es cercano al del potencial de barrera, aunque siempre menor porque con esa corriente nos encontramos aún en una zona curvada de la característica. Si lo que conectamos a las puntas es un cortocircuito la corriente que se produce es capaz de hacer que suene el zumbador. COMPROBACIÓN DE DIODOS. Cuando vayamos a comprobar el estado de un diodo tendremos en cuenta su modelo idealizado porque es al fin y al cabo para lo que se ha ideado: En un sentido ha de conducir, y en el contrario no. PRUEBA SIN TENSIÓN. Podemos emplear el polímetro en la selección Óhmetro o en la de semiconductores. Si elegimos una escala de Óhmios deberemos asegurarnos de que la tensión que va a sufrir la unión alcance el valor de la de barrera. En principio haremos la comprobación sin tocar nada, y cuando veamos que no obtenemos resultados claros desconectaremos al menos uno de los terminales (de manera más o menos chapucera, según las circunstancias).

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Conectaremos los extremos del diodo a las bananas teniendo en cuenta que sus colores suelen ser coherentes con su polaridad, esto es, rojo para el positivo y negro para el negativo. La pantalla evoluciona de manera que se aprecia de forma inequívoca si hay o no corriente. En la posición para comprobar semiconductores el display indica la tensión que existe entre las bananas en mV. Si no hay conducción porque el diodo objeto de la prueba está interrumpido, la pantalla muestra un símbolo que lo indica claramente. Con las pinzas colocadas de forma que el diodo quede polarizado directamente se debe leer en la pantalla un valor de algo más de 500mV, tensión a partir de la cual el silicio empieza a conducir de una manera, sino franca, sí apreciable.

Si el diodo fuera de Germanio el valor mostrado resultaría ser unos 200 mV. Cuando la posición de las bananas se invierte, en la pantalla aparece un distintivo que explicita la ausencia de corriente. Como el diodo está aún conectado al resto del circuito, es muy probable que con polarización inversa no se observe ausencia total de corriente, ya que el circuito puede quedar cerrado a través de otros componentes. De todas maneras, normalmente se aprecia una diferencia acusada entre una y otra posición de las puntas de prueba. En caso de duda deberemos desconectar, igual que hacíamos con las resistencias, al menos uno de los terminales y volver a medir. Ahora sí que se han de obtener los resultados apuntados. Esta prueba es determinante si: No se produce conducción en ninguno de los sentidos. Aún sin haber desconectado el diodo, este resultado indica con certeza que el diodo está abierto. El diodo conduce en ambos sentidos. Aunque en uno de ellos lo haga en mucha menor medida, si lo hace el componente se encuentra cortocircuitado. Para que esta prueba sea válida habremos tenido que desconectar al menos uno de los extremos.

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Si los resultados son diferentes es muy probable que el componente esté bien, y salvo que persistan otras sospechas, merece la pena seguir buscando por otros derroteros. PRUEBA BAJO TENSIÓN. No se puede decir mucho al respecto, pero si el diodo está montado en un circuito de rectificación similar al mostrado en la figura existe una prueba que proporciona un resultado determinante.

Si con el voltímetro en posición de CC medimos la tensión en extremos del diodo, como éste conduce mientras su ánodo es positivo, la componente de la tensión durante este semiperíodo se anulará, pero no así cuando su ánodo sea negativo, circunstancia durante la cual se mantiene la tensión en extremos. Esto significa que si el diodo, y no solo éste sino también el resto del circuito, funcionan correctamente mediremos una tensión de polaridad negativa. TIRISTORES Y TRIACS. La prueba de tiristores también es aconsejable realizarla desconectándolos del circuito. Primero puede comprobarse la compuerta, pero la barrera de su unión es tan especial que su comprobación como si fuera un diodo puede dar resultados que inducen a error. Es muy efectiva una prueba similar a la del dedo, en el sentido de que al componente se le hace trabajar como lo que es. Para ello polarizamos directamente con el Óhmetro la unión ánodo cátodo (T1 T2 en el caso de un triac, sin distinguir polaridad). Vamos a llamarle a ésta la CONEXIÓN PINCIPAL. Los resultados han de ser los siguientes: 1.- No ha de observarse conducción (imagen izquierda). A continuación conectamos la pinza positiva con la puerta. 2.- Debe observarse una conducción casi plena (centro).

Cuidando de no interrumpir en ningún momento la conexión principal (esto es vital para el buen resultado de la prueba), deshacemos la unión con la puerta. 3.- El tiristor debe seguir conduciendo (derecha). La prueba que acabo de sugerir no es ni más ni menos que la de poner al tiristor a funcionar. Es muy importante tener en cuenta que, si bien su entrada en conducción, en el paso 2, siempre se

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produce, si el tiristor es muy robusto puede necesitar una corriente hipostática de valor mayor que la que es capaz de generar el polímetro, y por lo tanto al ir del paso 2 al 3 se interrumpiría la conducción. Si sospechamos que estamos en ese caso deberemos probar otra manera, por ejemplo, acondicionando un circuito de prueba.

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Tiristor (SCR)

Dos tiristores de distinta potencia.

Tipo

Semiconductor

Símbolo electrónico

Terminales

Ánodo, Cátodo y Compuerta

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El tiristor (gr.: puerta) es una familia de componentes electrónicos constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación.1 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 (SCR) o bidireccionales (Triac) o (DIAC). Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica. Para los SCR el dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PN-P-N entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos P-N-P y N-PN, 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 a la unión J2 (unión NP). Algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR);2 Aunque en realidad la forma correcta es clasificar al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC. Este elemento fue desarrollado por ingenieros de General Electric en los años 1960. Aunque un origen más remoto de este dispositivo lo encontramos en el SCR creado por William Shockley (premio Nobel de física en 1956) en 1950, el cual fue defendido y desarrollado en los laboratorios Bell en 1956. Gordon Hall lideró el desarrollo en Morgan Stanley para su posterior comercialización por parte de Frank W. "Bill" Gutzwiller, de General Electric.

Formas de activar un tiristor[editar] Luz: 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. Corriente de Puerta: Para un tiristor polarizado en directa, la inyección de una corriente de puerta al aplicar un voltaje positivo entre puerta y cátodo lo activará. Si aumenta esta corriente de puerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo. Térmica: 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. Alto Voltaje: 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. Elevación del voltaje ánodo-cátodo: 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.

Funcionamiento básico [editar] 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

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soportar grandes sobrecargas de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley. 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 tensión, 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 puerta 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 ánodocátodo 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.

Aplicaciones [editar] Normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o tensiones 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 la tensión aplicada 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 la tensión 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 la tensión de energía de la fuente supera la tensión del zener, el tiristor conduce, acortando la tensión de entrada proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible. La primera aplicación a gran escala de los tiristores fue para controlar la tensión de entrada proveniente de una fuente de tensión, como un enchufe, por ejemplo. A comienzo de los ’70

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se usaron los tiristores para estabilizar el flujo de tensión de entrada de los receptores de televisión en color. 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...) En fotografía el primer uso del tiristor, se dio en el flash electrónico, en los años 80. Antes de esto, cuando se disparaba un flash, este botaba toda la carga acumulada, necesitando 10 o más segundos para recargar completamente. Cuando se usaban combinados con el modo automático de exposición, el dispositivo solo ocupa la proporción de carga que necesita para esa exposición, lo que permitió acelerar increíblemente los tiempos de recarga. En la actualidad estos flashes permiten disparar 3 o 4 veces por segundo, además de hacerlo con una gran precisión en la cantidad de luz emitida.

Fabricación [editar] 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.

Rectificador controlado de silicio Navegación Ir

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Símbolo del tiristor.

El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

Tiristor.

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito. El pulso de conmutación ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero) Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aun sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo. Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, especialmente control de motores, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Tiristor tetrodo [editar]

SCR. El cable blanco es la puerta. El rojo fino sirve de referencia de la tensión de cátodo.

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Son tiristores con dos electrodos de disparo: puerta de ánodo (anode gate) y puerta de cátodo (cathode gate). El BRY39 es un tiristor tetrodo.

Parámetros del SCR [editar]        

VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0) VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0) IF: Máxima corriente directa permitida. PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo. VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado. di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR

Diac (Redirigido desde «DIAC»)

Navegación Ir

Diac Tipo

Semiconductor

Símbolo electrónico

Terminales

A1, A2 (intercambiables)

[editar datos en Wiki data]

El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo alternativa, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor triple de voltios característico para ese dispositivo. El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.

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Los DIAC son una denominación de tiristor, y se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un triac, otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales al menos, ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales variables alcanza el voltaje de quema o accionado, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación.

DIAC de tres capas

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.

Triac Navegación Ir Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 16 de septiembre de 2014.

Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta (gate). El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo de gate/puerta.

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Modos de activación. Cuadrantes, 1 (arriba a la derecha), 2 (arriba a la izquierda), 3 (abajo a la izquierda), 4 (abajo a la derecha)

Funcionamiento La sensibilidad relativa depende de la estructura física de un triac particular, pero por regla general, el cuadrante I es el más sensible (menor corriente de puerta requerida), y el cuadrante 4 es el menos sensible (la mayoría de la corriente de puerta requerida). En los cuadrantes 1 y 2, MT2 es positivo, y la corriente fluye de MT2 a MT1 a través de capas P, N, P y N. La región N unida a MT2 no participa significativamente. En los cuadrantes 3 y 4, MT2 es negativo, y la corriente fluye de MT1 a MT2, también a través de capas P, N, P y N. La región N unida a MT2 está activa, pero la región N unida a MT1 sólo participa en el disparo inicial, pero no contribuye al flujo inicial de corriente.

En la mayoría de las aplicaciones, la corriente de puerta proviene de MT2, por lo que los cuadrantes 1 y 3 son los únicos modos de funcionamiento (ambos puerta y MT2 positivos o negativos contra MT1). Otras aplicaciones con disparador de polaridad única desde un circuito de excitación IC o digital operan en los cuadrantes 2 y 3, de lo que MT1 se conecta normalmente a voltaje positivo (por ejemplo, + 5V) y la compuerta se baja a 0V (masa).

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Triac en Cuadrante 1

Cuadrante 1 La operación del Cuadrante 1 ocurre cuando la compuerta y MT2 son positivas con respecto a MT1. La corriente de puerta activa un interruptor de transistor NPN equivalente, que a su vez atrae corriente desde la base de un transistor PNP equivalente, activándose también. Parte de la corriente de puerta (línea de puntos) se pierde a través del camino óhmico a través del silicio con dopaje p, fluyendo directamente en MT1 sin pasar a través de la base del transistor NPN. En este caso, la inyección de agujeros en el p-silicio hace que las capas apiladas n, p y n debajo de MT1 se comporten como un transistor NPN, que se activa debido a la presencia de una corriente en su base. Esto, a su vez, hace que las capas p, n y p sobre MT2 se comporten como un transistor PNP, que se activa porque su base de tipo n se polariza hacia delante con respecto a su emisor (MT2). Por lo tanto, el esquema de activación es el mismo que un SCR. Sin embargo, la estructura es diferente de SCRs. En particular, TRIAC siempre tiene una pequeña corriente que fluye directamente desde la puerta a MT1 a través del silicio de dopaje tipo p sin pasar por la unión p-n entre la base y el emisor del transistor NPN equivalente. Esta corriente se indica mediante una línea roja punteada y es la razón por la cual un TRIAC necesita más corriente de puerta para encenderse que un SCR comparablemente clasificado.

Triac en Cuadrante 2

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Cuadrante 2 La operación del Cuadrante 2 ocurre cuando la puerta es negativa y MT2 es positiva con respecto a MT1. El encendido del dispositivo es triple y comienza cuando la corriente de MT1 fluye hacia la compuerta a través de la unión p-n bajo la compuerta. Esto conmuta una estructura compuesta por un transistor NPN y un transistor PNP, que tiene la puerta como cátodo.

A medida que aumenta la corriente en la puerta, el potencial del lado izquierdo del silicio p bajo la puerta se eleva hacia MT1, ya que la diferencia de potencial entre la puerta y MT2 tiende a bajar: esto establece una corriente entre el lado izquierdo y el derecho del silicio p, que a su vez activa el transistor NPN bajo el terminal MT1 y como consecuencia también el transistor PNP entre MT2 y el lado derecho del p-silicio superior. Así, al final, la estructura que es atravesada por la mayor parte de la corriente es la misma que la operación de cuadrante-I

Cuadrante 3

Triac en cuadrante 3

La operación del Cuadrante 3 ocurre cuando la puerta y MT2 son negativas con respecto a MT1. El proceso también ocurre en diferentes etapas. En la primera fase, la unión pn entre el terminal MT1 y la puerta se polariza hacia delante (paso 1). Como la polarización directa implica la inyección de portadores minoritarios en las dos capas que se unen a la unión, se inyectan electrones en la capa p bajo la compuerta. Algunos de estos electrones no se recombinan y escapan a la región n subyacente (etapa 2). Esto a su vez reduce el potencial de la región n, actuando como la base de un transistor pnp que se enciende (girar el transistor sin bajar directamente el potencial de base se denomina control de puerta remota). La capa p inferior actúa como colector de este transistor PNP y tiene su voltaje aumentado: en realidad, esta capa p actúa también como la base de un transistor NPN formado por las tres últimas capas justo encima del terminal MT2 que, en a su vez, se activa.

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Triac en cuadrante 4

Cuadrante 4 La operación del Cuadrante 4 ocurre cuando la puerta es positiva y MT2 es negativa con respecto a MT1. La activación en este cuadrante es similar a la activación en el cuadrante 3. El proceso utiliza un control de puerta remoto. A medida que la corriente fluye desde la capa p bajo la puerta en la capa n bajo MT1, se inyectan portadores minoritarios en forma de electrones libres en la región p algunos de ellos se recogen por la unión np subyacente y pasan a la unión contigua n-región sin recombinar. Como en el caso de un disparo en el cuadrante 3, esto reduce el potencial de la capa n y activa el transistor PNP formado por la capa n y las dos capas p a su lado. La capa p inferior actúa como colector de este transistor PNP y tiene su voltaje aumentado: en realidad, esta capa p actúa también como la base de un transistor NPN formado por las tres últimas capas justo encima del terminal MT2, que a su vez se activa.

Índice   

1Aplicaciones más comunes 2Control de fase (potencia) 3Ejemplos de Datos o 3.1Véase también o 3.2Bibliografía

Aplicaciones más comunes [editar]    

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corriente alterna (C.A.). Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés. 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,

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se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apague correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

Control de fase (potencia) [editar]

Construcción del TRIAC.

Figura 1. Circuito Dimmer (atenuador de luz)

En la figura 1 se presenta una aplicación fundamental del triac. En esta condición, se encuentra controlando la potencia de ac a la carga mediante la conmutación de encendido y apagado durante las regiones positiva y negativa de la señal senoidal de entrada. La acción de este circuito durante la parte positiva de la señal de entrada, es muy similar a la encontrada para el diodo Shockley. La ventaja de esta configuración es que durante la parte negativa de la señal de entrada, se obtendrá el mismo tipo de respuesta dado que tanto el diac como el triac pueden dispararse en la dirección inversa. La forma de onda resultante para la corriente a través de la carga se proporciona en la figura "control de fase". Al variar la resistencia R, es posible controlar el ángulo de conducción. Existen unidades disponibles actualmente que pueden manejar cargas de más de 10kW.

Ejemplos de Datos [editar]

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ESPECIFICACIONES DE ALGUNOS TRIAC ocultar

Nom. de variables Parámetros

Valor típico Unit

Vgt

Voltaje umbral de compuerta

0.7 - 1.5

V

Igt

Corriente umbral de compuerta

5 - 50

mA

Vdrm

Voltaje pico directo en estado apagado repetitivo

600 - 800

V

Vrrm

Voltaje pico inverso en estado apagado repetitivo 600 - 800

V

IT

corriente eficaz en estado encendido

4 - 40

A

Itsm

Corriente pico en estado encendido no repetitivo

100 - 270

A

V Vt

Voltaje directo en estado encendido

1.5

Tiristor – SCR en corriente alterna Antes de iniciar la lectura de este tutorial se recomienda los tutoriales el tiristor y el tiristor en corriente continua.

Control de fase con tiristor Un SCR se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga. (En el caso de la figura es un bombillo o foco). La fuente de voltaje puede ser 120 / 240 VCA, etc. La potencia suministrada a la carga se controla variando el ángulo de conducción. El circuito RC produce un corrimiento de la fase entre la tensión de entrada y la tensión en el condensador que es la que suministra la corriente a la compuerta del tiristor.

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DIAC – Diodo de disparo bidireccional – Diode alternative current

DIAC: Control de potencia en corriente alterna (AC) El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). El TRIAC tiene dos terminales: MT1 y MT2. Ver el diagrama. 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.

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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. 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 Sus principales características son: 

    

Tensión de disparo. Corriente de disparo. Tensión de simetría (ver gráfico anterior). Tensión de recuperación. Disipación de potencia (Los DIACs se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt.)

Tiristor (SCR) en corriente contínua Antes de iniciar la lectura del Tiristor (SCR) en corriente contínua, se recomienda leer el tutorial el tiristor. Normalmente el tiristor trabaja con polarización directa

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entre ánodo (A) y cátodo (C o K) (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor). Con esta condición, sólo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) para activarlo. Este pulso debe de tener una amplitud mínima, para que la corriente de compuerta (IG) provoque la conducción.

Activación del tiristor (SCR) en corriente contínua En el gráfico se ve una aplicación sencilla del tiristor en corriente continua. El tiristor se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con un pulso de tensión que causa una pequeña corriente. (Se cierra momentáneamente el interruptor S). El tiristor conduce y se mantiene conduciendo, no necesitando de ninguna señal adicional para mantener la conducción. No es posible desactivar el tiristor (que deje de conducir) con la compuerta.

Características del pulso de disparo La duración del pulso aplicado a la compuerta G debe ser lo suficientemente largo para asegurar que la corriente de ánodo se eleve hasta el valor de retención. Otro aspecto importante a tomar en cuenta es la amplitud del pulso, que influye en la duración de éste.

Desactivación de un tiristor El tiristor una vez activado, se mantiene conduciendo, mientras la corriente de ánodo (IA) sea mayor que la corriente de mantenimiento (IH). Normalmente la compuerta (G) no tiene control sobre el tiristor una vez que este está conduciendo.

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Opciones para desactivar un tiristor: 1. Se abre el circuitos del ánodo (corriente IA = 0) 2. Se polariza inversamente el circuito ánodo-cátodo (el cátodo tendrá un nivel de tensión mayor que el del ánodo) 3. Se deriva la corriente del ánodo IA, de manera que esta corriente se reduzca y sea menor a la corriente de mantenimiento IH. Si se disminuye lentamente el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por él una cantidad de corriente menor a la llamada “corriente de mantenimiento o de retención (IH)”, lo que causará que el tiristor deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con respecto a tierra) no sea cero. Como se puede ver el SCR, tiene dos estados: 1. Estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja. 2. Estado de corte, donde la resistencia es muy elevada.

El Tiristor con carga inductiva Cuando la carga del SCR no es resistiva pura como se muestra en el gráfico anterior si no, una carga inductiva, (se comporta como un inductor), es importante tomar en cuenta el tiempo que tarda la corriente en aumentar en una bobina. El pulso que se aplica a la compuerta debe ser lo suficientemente duradero para que la corriente de la carga iguale a la corriente de enganche y así el tiristor se mantenga en conducción.

Dimmer / Control de velocidad de motor AC Si se desea controlar el nivel de iluminación del dormitorio, sala o controlar la velocidad de un taladro o un ventilador que utilizan motores de corriente alterna, este Dimmer / Control de velocidad de motor AC, es lo que busca. El circuito sólo utiliza un elemento activo como es en TRIAC (T) y un grupo de elementos pasivos (resistencias y condensadores) para lograr su objetivo. Muy importante: Este circuito se conecta directamente al toma-corriente (110/220VAC) y es necesario tomar las precauciones necesarias a la hora de hacer las pruebas. Una vez armado el circuito es conveniente colocarlo en un caja plástica pequeña bien aislada que sólo muestre el potenciómetro de control (P), la entrada de los cables de alimentación y la los cables que van a la carga.

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Funcionamiento dimmer / control de velocidad de un motor AC Muchos de estos circuitos reguladores de potencia tienen un punto de encendido y apagado que no coinciden. Esta característica haría que este circuito no funcione como se espera y es un comportamiento común en los TRIACS. Al fenómeno de encendido – apagado en diferentes puntos se le llama “histéresis” y para corregir este problema se incluye en el circuito las resistencias R1, R2 y el condensador C1.

El conjunto resistencia R3 y condensador C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer. Otro conjunto de elementos está compuesto por el potenciómetro P y el condensador C2, y éstos son los componentes mínimos necesarios para que el triac sea disparado.

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MT1 es el terminal superior del TRIAC MT2 es el terminal inferior del TRIAC G (compuerta) es el terminal que se conecta a la unión de los componentes R2, C2, P (ver el diagrama del circuito). El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semi-ciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110/220 VAC), que es la señal de corriente alterna que viene por él toma-corrientes de nuestras casas. Hay que aclarar que el condensador en un circuito de corriente alterna (como éste) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original. Cambiando el valor del potenciómetro, se modifica la razón de carga del condensador, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original.   

Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y así la potencia que en ésta, se va a consumir.

Lista de componentes del circuito       

2 1 1 3 1 1 1

resistencia de 47 KΩ (kilohmios) (R1, R2) resistencia de 100Ω (ohmios) (R3) potenciómetro de 100KΩ (1KΩ = 1 Kilohmio) (P) condensadores de 0.1 uF (microfaradios) (C1, C2, C3) TRIAC NTE 5638, amperios / 400V o similar (T) enchufe para la carga de uso general, (110/220 Voltios) disipador de calor para el TRIAC

Como R es un potenciómetro, el valor resistivo puede variar y así producir un corrimiento de fase ajustable, que causará que la entrega de potencia a la carga (el bombillo) también sea variable. Con esto se logra que la intensidad de la luz en el bombillo varíe.

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El diodo en la compuerta del tiristor se usa para bloquear la tensión de compuerta durante el ciclo negativo (de 180° a 360°) Formas de onda de la señal de entrada y en la carga para diferentes corrimientos de fase.

El 1er diagrama muestra la onda de entrada. Observar los puntos. 0°, 180° y 360°.  El 2do diagrama muestra la señal aplicada a la carga cuando el disparo es a los 45°  El 3er diagrama muestra la señal aplicada a la carga cuando el disparo es a los 150°. En el segundo y tercer diagrama se ve que la semi-onda negativa ha desaparecido, y esto es debido a que el SCR se comporta, cuando está conduciendo, como un diodo común. El área bajo la curva en el segundo y tercer diagrama representa la energía transferida a la carga. 

El segundo diagrama tiene un área bajo la curva mayor, entonces indica que, en este caso, hay más energía entregada al bombillo que en el tercer diagrama. El máximo corrimiento de fase se logra cuando el potenciómetro tiene su mayor valor y el mínimo cuando este tiene su valor más pequeño. Ver que cuando R = 0 (valor mínimo del potenciómetro) el capacitor está en paralelo con el tiristor y éste se comporta prácticamente como un diodo, pues se dispara casi inmediatamente que la señal de entrada es 0°.

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