Blog de Jose: Clases de Tiristores

Clases de Tiristores

Introducción

Desde su origen en el año 1960 el tiristor se ha convertido en uno de los más importantes dispositivos semiconductores de potencia, siendo uno de los instrumentos más utilizados en este tipo de circuitos eléctricos. 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 intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes cargas de corriente.

Los materiales de los que se componen son de tipo semiconductores, es decir; dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores.

Dichos dispositivos están diseñados de tal manera que este pase rápidamente a encendido al recibir un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control denominado puerta (Gate), a medida que aumenta la corriente de la puerta se desplaza el punto de disparo.

Objetivo General

Dicho trabajo está enfocado a realizar una objetiva exploración en lo que se refiere a la “familia” de los tiristores, abarcando en esta aspectos muy relevantes de los mismos como los son sus características, funciones, aplicaciones, entre otras.

Así mismo esta investigación servirá como base para la realización -más adelante- de un circuito eléctrico en donde se vea implicada la utilización y funcionamiento de los tiristores. Este sería el objetivo fundamental de este proyecto.

Tiristor SCR(Rectificador controlado de silicio)

¿Que es?

El tiristor SCR es un dispositivo eléctrico que tiene la característica de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido tal y como lo hace un diodo.

Símbolo

Características

· Está formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP.

· 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.

Construcción interna

El tiristor SCR está formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP.

Funciones

· Función de rectificación controlada: Consiste en utilizar la propiedad de funcionamiento unidireccional del dispositivo que se comporta así de modo análogo a un diodo.
· Función de interruptor: Permite la sustitución de contactos mecánicos.
· Función de regulación: Permite controlar la potencia o corriente media de salida.
Sirven como dispositivos de conmutación de estado sólido.
· Retardar la entrada en conducción del mismo.

Aplicaciones

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

Tiristor DIAC(Diodo para corriente alterna)

¿Que es?

Es un dispositivo de semiconduccion doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable, se usa normalmente para autocomplementar el ritmo variado del disparo de un TRIAC.

Símbolo

Características

· 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.
· La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V.
· Se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un TRIAC.
· 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.
· DIAC de cuatro capas
Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.

Construcción interna

La estructura contiene cinco capas, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro capas

Funciones

· La función principal del tiristor DIAC es actuar como un conductor bidireccional autodisparable que solo conduce corriente después de haberse superado su tensión de disparo alternativa.

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.

Algunos de estos sistemas son:
· Control de iluminación con intensidad variable
· Calefacción eléctrica con regulación de temperatura
· Algunos controles de velocidad de motores.

Tiristor TRIAC (Triodo para corriente alterna)

Símbolo

¿Que es?

Es esencialemente la conexion de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta, el TRIAC solo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor se dispara por la puerta.

Características

· Es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.
· Es bidireccional.
· El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo de gate/puerta.
· Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo.

Constitución interna

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).

Funciones

· Su función es la de interruptor o Swith electrónico en corriente alterna solamente.
· Se emplean para controlar la potencia suministrada a una carga.

Aplicaciones

· Su versatilidad lo hace ideal para el control de corriente alterna (C.A.).
· Interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
· Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
· Se utilizan en atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros.

Tiristor LASCR (Rectificador controlado se silicio fotoactivo)

¿Que es?

Este dispositivo opera esencialmente como el SCR normal, solamente que es activado por medio de energía luminosa que incide sobre una de las junturas P-N.

Símbolo

Características

· Es una variación del tiristor SCR.
· Su disparo es controlado por luz.
· Cuando la luz incidente es suficientemente intensa, el SCR se dispara y permanece en conducción, aunque desaparezca esa luz.
· Tiene cuatro capas.
· La especificación de voltaje de un LASCR puede llegar tan alto como 4 kv a 1500 A con una potencia de disparo luminoso de menos de 100mw.
· La frecuencia de conmutación es de hasta 2kHz, estos tiristores normalmente disponen de conexiones especiales para ser disparados con fibra óptica.
· Un LASCR ofrece total aislamiento eléctrico entre la fuente de disparo luminoso y el dispositivo de conmutación de un convertidor de potencia.

Funciones

El tiristor LASCR tiene esencialmente las mismas funciones que posee el tiristor SCR lo único es que el LASCR es activado por luz.

Tiristor GTO (Tiristor de apagado)

¿Que es ?

Es un semiconductor discreto que actua como interruptor completamente controlable, el cual puede ser encendido y apagado en cualquier momento con una señal de compuerta positiva o negativa.

Símbolo

Características

· Es un tiristor que puede ser disparado con un pulso positivo a su terminal gate y bloqueado si se aplica un impulso negativo a ese mismo terminal.
· Ambos estados, tanto el estado de encendido como el estado de apagado, son controlados por la corriente en la puerta.
· Es prácticamente un tiristor común, la diferencia en la operación radica en que una señal negativa en la puerta (G) puede apagar el GTO.

Construcción Interna

La estructura del GTO es esencialmente la de un tiristor convencional. Existen 4 capas de silicio (PNPN), 3 uniones (P-N, N-P y P-N) y tres terminales: ánodo (A), cátodo (C o K) y puerta (G).

Funciones

Al ser básicamente un tiristor convencional sus funciones son relativamente las mismas con la diferencia de que mientras el GTO se encuentre apagado y no exista señal en la puerta, el dispositivo se bloquea para cualquier polaridad en el ánodo, pero una corriente de fuga existe.

· Troceadores y convertidores
· Control de motores asíncronos
· Inversores
· Caldeo inductivo
· Rectificadores
· Soldadura al arco
· Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI)
· Control de motores
· Tracción eléctrica

Tiristor QUADRAC

¿Que es?

El QUADRAC es basicamente un DIAC y Un TRIAC fabricados juntos en un solo componente, todo esto en un dispositivo bi-direccional que es controlado por su puerta.

Símbolo

Características

· Es la combinación de un DIAC y un TRIAC en un solo paquete.
· El diac es el dispositivo de disparo para el triac.
· Los tiristores son de cuatro capas ( PNP )
· Es un tiristor semiconductor que actúan como interruptor, rectificador o regulador de tensión en una variedad de aplicaciones.
· Cuando se activa, los tiristores se encienden y se convierten en circuitos de corriente de baja resistencia.

Construcción Interna

Funciones

Un tiristor común tiene un funcionamiento muy similar al de un tiristor CUADRA, la diferencia radica en que este último está compuesto por dos tiristores el DIAC y el TRIAC que actúan como interruptores, rectificadores o reguladores de tensión, ambos necesitan del otro para poder funcionar ya que el DIAC es el dispositivo de encargado para la activación del TRIAC.

Aplicaciones

· El control de iluminación
· Control de velocidad
· Control de modulación de la temperatura.

Conclusión

El tiristor el un dispositivo que posee dos estados de funcionamiento: conducción y bloqueo, básicamente funciona como un interruptor dentro de un circuito eléctrico que deja o no circular la corriente por el mismo, en su mayoría están constituido por uniones P-N-P-N y constan de un ánodo un cátodo y una puerta esto varía dependiendo de su clase.

La familia de los tiristores en variada, aunque en general funcionen de una manera muy similar hay diferentes variantes que hace que cada uno tenga una particularidad especifica desde los que se activan mediante la luz hasta aquellos que están compuestos por dos tiristores. Estas variantes suelen ser útiles a la hora de elegir cual es la más adecuada para determinado tipo de circuito.