DESCRIPCIÓN DEL TIRISTOR El tiristor (SCR, silicon controlled rectifier) es un dispositivo semiconductor de cuatro capas, PNPN con tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G), Puede conmutar de bloqueo a conducción, o viceversa, en un solo cuadrante. PARÁMETROS DEL TRANSISTOR V DRM = Valor máximo de voltaje repetitivo directo. V RRM = Valor máximo de voltaje repetitivo inverso. V T = Caída de tensión de trabajo. I T = Intensidad directa de trabajo. I H = Intensidad de mantenimiento en estado de conducción. I L (intensidad de enganche) I DRM = Intensidad directa en estado de bloqueo. I RRM = Intensidad inversa en estado de bloqueo. I GT =Corriente de disparo MODOS DE FUNCIONAMIENTO 1
VAK < 0 Zona de bloqueo inverso: El tiristor bloqueado (circuito abierto). Solo lo recorre una débil corriente de fuga inversa (I RRM). Hay que intentar no sobrepasar la tensión inversa máxima (V RRM). VAK > 0; Zona de bloqueo directo: sin excitar la puerta, SCR bloqueado (circuito. abierto). Solo lo recorre una débil corriente de fuga directa (I DRM). Hay que intentar no sobrepasar la tensión directa máxima (V DRM). VAK > 0; Zona de conducción: excitando la en puerta, el tiristor conduce (cortocircuito). y entre G y K circula un impulso positivo de corriente. La duración del impulso de cebado, debe durar lo suficiente para que la intensidad alcance la I L (intensidad de enganche). El tiristor en conducción se comporta como un diodo. El tiristor se bloquea cuando la corriente directa (I T) es menor que la corriente de mantenimiento (I H), en cuyo caso la puerta pierde todo poder sobre el SCR. Disparo del tiristor Un tiristor es encendido o disparado haciendo su puerta positiva con el respecto a su cátodo, esto hace que circule corriente en la puerta. Cuando el voltaje de puerta alcanza el voltaje de umbral V GT, hace que la corriente de puerta I GT, llegue al valor umbral dentro de un tiempo muy corto conocido como tiempo de encendido, todo esto permite que la corriente de carga puede fluir desde ando y cátodo. Cuando la corriente de carga aumente, hasta el valor de corriente de enganche I L(latching) del tiristor, la corriente de carga se continuará circulando hasta después de la retirada de la corriente de puerta. Mientras la corriente de carga sea mayor que I H continúa se mantendrá el tiristor conduciendo, sin la corriente de puerta. Esto es lo que denominamos tiristor disparado. Nótese los valores de V GT, I GT e I L APAGADO (CONMUTACIÓN) Para apagar al tiristor, la corriente de carga debe reducirse por debajo de la I H (corriente de mantenimiento), por el tiempo suficiente. Esto es logrado por "conmutación forzada" en circuitos CC o al final del hemiciclo de conducción en circuitos de CA. (La conmutación forzada es cuando la corriente de carga neta del circuito ocasiona que la misma se haga cero de forma tal, que el tiristor se apague). A este punto, el tiristor habrá vuelto totalmente a su estado bloqueando. 2
Si la corriente de carga no es mantenida por debajo de I H por el tiempo suficiente, el tiristor no habrá vuelto totalmente al estado bloqueo, y cuando la tensión ánodo cátodo suba nuevamente, el tiristor podrá volver al estado de conducción sin excitación de puerta. Por lo tanto el circuito debe permitir tiempo suficiente para la corriente de carga caiga por debajo de I H a l máxima temperatura esperada, para una conmutación exitosa. CIRCUITO DE CONTROL DE MEDIA ONDA Una aplicación sencilla de los tiristores es utilizar un circuito de control de potencia de una fuente de corriente alterna utilizada para controles de luminosidad (dimmers), calentadores eléctricos y motores eléctricos. 220 V R1 RL CARGA 50% R2 Ajustando el valor del potenciómetro R 2 podemos disparar el tiristor en cualquier punto entre 0º y 90º. Si disparamos el tiristor al principio del semiciclo positivo, aproximadamente a 0º, el tiristor conducirá 180º aproximadamente, entregando la máxima potencia a la carga. Si disparamos en 3
tiristor en el punto del valor máximo o de pico de la tensión senoidal, 90º, el tiristor conducirá aproximadamente 90º. Por lo tanto este circuito podrá disparar el tiristor entre los 0º y los 90º. 4
CIRCUITO DE DISPARO MEDIANTE RED RC En el circuito de disparo mediante la red RC de la figura, el condensador se carga a través de las resistencias R 1 y R 2 retardando el momento en que se alcanza la tensión de cebado. El diodo, descarga al condensador durante el semiperiodo negativo evitando la aplicación de una fuerte tensión negativa a la puerta. 220 V R1 RL CARGA 50% R2 C 5
TRIAC Un triac es un "tiristor bidireccional" debido a que conduce en ambas direcciones. La corriente circula en cualquiera de las dos direcciones entre los terminales principales MT1 y MT2. Esto es iniciado por una corriente pequeña de señal aplicada al terminal de puerta G. FUNCIONAMIENTO El triac estándar puede ser disparado por circulación de corriente positiva o negativa entre compuerta y MT1. Las reglas para VGT, IGT e IL son al igual que para el tiristor. El triac deja de conducir cuando la corriente entre MT1 y MT2 cae por debajo de un valor especificado como I H, por lo tanto la manera de apagar el triac es disminuyendo la corriente I T. El triac puede funcionar en los cuatro cuadrantes de la gráfica superior, pero las características más simétricas del triac se producen en el cuadrante 1 + y 3 -, por lo tanto cuando realicemos un diseño con un triac lo haremos funcionar en estos dos cuandrantes. 6
APLICACIONES Igual que los tiristores, los triac se utilizan para controlar la potencia entregada a una carga mediante el control de fase. Dimmer Es un dispositivo que permite reducir la intensidad de luz de lámparas incandescentes o halógenas, el principio de funcionamiento, se basa en el control de potencia que se logra variando el ángulo de conducción de un Triac. 7