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Tiristores y Triacs




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El Tiristor El tiristor es un componente semiconductor diseñado para realizar una función interruptora o rectificación controlada. Su forma de trabajo es similar a la de un diodo, ya que únicamente permite el paso de la corriente en un sentido de circulación. Sin embargo se diferencia de éste en que su conducción está regulada por la acción de uno de los electrodos que posee.
Estructura Está formado por una estructura de cuatro regiones semiconductoras PNPN, formando la primera de ellas el ánodo, la última el cátodo , y la región en contacto con este es la denominada puerta, cuya función es la de disparo o puesta en estado de conducción del componente.
Estructura de las cuatro regiones semiconductoras de un tiristor Esta estructura puede dividirse, con objeto de analizar su comportamiento, en dos partes, formando cada una de ellas un transistor. De esta forma existirá un transistor PNP constituido por el ánodo y las dos regiones siguientes, y otro transistor del tipo NPN que comprende el cátodo y las dos regiones consideradas anteriormente. Estos dos transistores estarán unidos eléctricamente en las siguientes zonas: la base del PNP con el colector del NPN; el colector del PNP con la base del NPN y al electrodo llamado puerta. El circuito obtenido forma una estructura fuertemente realimentada ya que cualquier señal que se aplique sobre la puerta será amplificada y saldrá por el colector del transistor NPN, alcanzando la base del PNP y amplificándose de nuevo en el colector de éste, que coincide con el terminal de puerta. Entonces el componente entrará rápidamente en saturación y podrá circular una corriente eléctrica entre el emisor del transistor PNP, que coincide con el ánodo, y el emisor del NPN, que forma el cátodo del elemento.
Disparo De todo lo anterior se deduce que la entrada en conducción del tiristor depende de la señal que se aplicó en su puerta, pero su permanencia en este estado ya no depende de ella porque es la propia realimentación interna del dispositivo la que le mantiene en conducción. Por lo tanto, podrá suprimirse la señal de la puerta sin ejercer ninguna influencia sobre dicha conducción. El tiristor ha quedado disparado.
Equivalencia entre tiristor y transistores Además de la forma de disparo anterior, existen otras que conviene conocer: •  Tensión: Al aumentar la tensión colector-emisor de un transistor puede llegar a provocarse la ruptura por avalancha del mismo. En este momento se llega a una situación similar a la comentada por la realimentación interna, pasando el tiristor a conducción. •  Variación rápida de tensión: Si la tensión ánodo-cátodo varía bruscamente se produce una transmisión de dicha variación hacia el interior del componente, debido al efecto capacitivo, iniciándose a partir de ella el proceso regenerativo de disparo. •  Temperatura: El efecto de la temperatura sobre un transistor es aumentar la corriente de deriva de colector. En el momento en que se alcance la corriente suficiente para iniciar la regeneración, el tiristor pasará a la conducción. •  Disparo por la señal de puerta: Esta es la forma más común de disparo del tiristor, y su mecanismo ya ha sido comentado. •  Luz: En el caso de los fototiristores, se producirá el disparo por la luz incidente.
Control de corriente A pesar de que los tiristores poseen ciertas analogías con los transistores, se diferencian en todo lo relativo al control de la corriente que circula por ellos. Mientras que con un transistor esta corriente está controlada por la acción de la base, en un tiristor no existe ningún control sobre la misma después del momento inicial del disparo. Es preciso, por tanto, definir un procedimiento de bloqueo del tiristor para que pueda volver a estar controlado por alguno de los mecanismos de disparo descritos anteriormente. Este procedimiento consiste en aplicar entre ánodo y cátodo una tensión inversa con el negativo sobre el ánodo y el positivo sobre el cátodo. Así el tiristor pasará al estado de bloqueo. Una vez conseguido esto se puede desconectar dicha tensión inversa.
Curvas características La forma de trabajo del tiristor está definida por sus curvas características en las que se representa en el eje vertical la corriente y en el horizontal la tensión ánodo- cátodo. Suelen dibujarse diferentes curvas para diversos valores de tensión de disparo de puerta. Las curvas presentan tres zonas: la primera situada a la izquierda, con tensiones inversas entre el ánodo y el cátodo, muestra el punto de la máxima tensión por entrar el dispositivo en avalancha inversa. Esta primera zona se extiende hacia la derecha con los diferentes puntos de disparo por puerta hasta llegar al disparo por tensión directa. La segunda zona es la de disparo propiamente dicho en la que se observa un fenómeno muy curioso de resistencia negativa ya que una disminución de tensión produce un aumento de corriente. La tercera zona es la de corriente de mantenimiento a una baja tensión ánodo-cátodo, únicamente limitado por la máxima disipación de potencia del tiristor.
Curvas características de un tiristor
Aplicaciones
Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación controlada de la corriente alterna, en sustitución 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 contínua en alterna. La principal ventaja que aportan los tiristores frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción está controlada por la señal de la puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento de 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 ese momento comenzará a recibir tensión inversa. Las características que definen un tipo cualquiera de tiristor son las siguientes: •  It (RMS): máxima corriente alterna eficaz que puede conducir.
•  It (AV): máxima corriente contínua en conducción de 180º.
•  Vtm: tensión directa máxima en conducción de 180º.
•  Vrrm: tensión inversa máxima repetitiva que puede aplicarse al tiristor.
•  Vfrm: tensión directa máxima que puede aplicarse sin alcanzar la tensión de disparo.
•  Igt: corriente mínima de puera para el disparo.
•  Igd: corriente máxima de puerta que puede aplicarse sin alcanzar el disparo.
•  Vgt: tensión necesaria de la puerta para producir la corriente de disparo.
•  Vgt máx: tensión máxima de puerta para el disparo.
•  Vgt mín: tensión mínima de puerta para garantizar la corriente de disparo.
Simbología El símbolo del tiristor es el que aparece en la figura:
Comprobación con el óhmetro Para comprobar el estado de un tiristor con el óhmetro, colocamos el conmutador central de este en la escala 2 K (diodos). La punta roja del polímetro la unimos al ánodo del tiristor y la punta negra al cátodo, con lo que la pantalla debe marcar “ 1” (infinito, que significa interruptor abierto). Esto nos indica que el tiristor no conduce. A continuación cortocircuitaremos la puerta (G) con el ánodo (punta roja del polímetro) mientras mantenemos la negra en el cátodo. La pantalla del polímetro marcará una lectura, lo que indica que el tiristor se ha cebado y está en conducción. Si mantenemos el terminal rojo del polímetro en contacto con el ánodo, separándolo de la puerta, y el negro en el cátodo, el tiristor debe continuar en conducción y el polímetro seguirá marcando una lectura en su pantalla. Al separar una de las puntas del polímetro del ánodo o del cátodo del tiristor, este pasará otra vez al estado de bloqueo y al medir de nuevo el polímetro marcará “ 1” en su pantalla.
Patillaje de un tiristor BT 106




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