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8/10/2019 INFORME PREVIO.docx

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INFORME PREVIO

Preguntas:

1. Explique cules son las caractersticas principales del tiristor.

2. Presentar las curvas caractersticas del tiristor BT151.

3. Copiar las especificaciones del tiristor BT151 y explicar su significado.

4. Explique cules son las caractersticas principales del Triac.

5. Presente las curvas caractersticas del Triac BT136.

6. Cules son los modos de disparo del Triac?

Solucin

1. Tiristor

Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de varias capas que presentan una

accin de conmutacin biestable, debido a su inherente realimentacin regenerativa. Los

materiales de los que se componen son del tipo semiconductor, es decir dependiendo a la

temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislante o como conductores. En su

gran mayora son dispositivos unidireccionales porque solo transmiten la corriente en un nico

sentido aunque existen combinaciones de ellos que conectados de forma anti paralela se

comportan de manera bidireccional, esto quiere decir que la corriente puede viajar a travs de

ellos en dos sentidos distintos. Se emplea generalmente para el control de potencia elctrica.

Funcionamiento Bsico:

El tiristor es el equivalente electrnico de los interruptores mecnicos; 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 soportar grandes sobrecargas de corrientes.

El diseo del tiristor permite que este pase rpidamente a encendido al recibir un pulso

momentneo de corriente en su terminal de control, denominada puerta (Gate), a medida que

aumenta la corriente de puerta se desplaza el punto de disparo.

Fabricacin:

Dentro de la fabricacin de los tiristores tenemos 3 tipos de tcnicas:

- Tcnica de DifusinAleacin:

La parte principal de un tiristor est compuesta por un disco de silicio de material tipo N, 2

uniones se obtienen en una operacin de difusin con galio, el cual dopa con impurezas tipo P las

2 caras del disco. En la cara exterior se forma una unin, con un contacto oro antimonio. Los

contactos del nodo y ctodo se realizan con molibdeno. La conexin de puerta se fija a la capa


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intermedia (tipo P) usando aluminio. Esta tcnica es solamente para dispositivos que requieren

gran potencia.

- Tcnica Todo Difusin :

Es la tcnica ms usada, sobretodo en dispositivos de mediana o baja intensidad, el problema

principal de esta tcnica reside en los contactos, cuya construccin resulta ms delicada yproblemtica que en el caso de difusinaleacin. Las 2 capas P se obtienen por difusin del galio

o el aluminio, mientras que las capas N se obtienen mediante el sistema de mscaras de xido. El

problema principal de este mtodo radica en la multitud de fases que hay que realizar. Aunque

ciertas tcnicas permiten paralelizar este proceso.

- Tcnica de Barrera Aislante:

Esta tcnica es una variante de la anterior. Se parte de un sustrato de silicio tipo N que se oxida

por las 2 caras, despus en cada una de las 2 caras se hace la difusin con material tipo P. Una

difusin muy duradera y a altas temperaturas produce la unin de las 2 zonas P. Despus de esteproceso se elimina todo el xido de una de las caras y se abre una ventana en la otra, se realiza

entonces en orden a aislar ms zonas del tipo N, una difusin del tipo P. Despus de una ltima

difusin N el tiristor ya est terminado a falta de establecer las metalizaciones, cortar los dados y

encapsularlos.

Aplicaciones:

Normalmente son utilizados en diseos donde hay corrientes o voltajes muy grandes, tambin son

comnmente usados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente

revierte en la conexin o desconexin de dispositivo. Se puede decir que el dispositivo opera de

forma sncrona cuando, una vez que el dispositivo este abierto, comienza a conducir corriente en

fase con el voltaje aplicado sobre la unin ctodo nodo sin necesidad de replicacin de la

modulacin de puerta. En este momento el dispositivo tiende de forma completa al estado de

encendido. No se debe confundir con la operacin simtrica, ya que la salida en la mayora como

se mencion anteriormente es unidireccional y va solamente del ctodo al nodo, por tanto en s

misma es asimtrica.

Los tiristores tambin pueden ser usados como elementos de control en controladores accionados

por ngulo de fase, esto es una modulacin por ancho de pulsos para limitar el voltaje en corriente

alterna.

En circuitos digitales tambin se pueden encontrar tiristores como fuente de energa o potencial,

de forma que pueden ser usados como interruptores automticos magneto trmicos, es decir,

pueden interrumpir un circuito elctrico, abrindolo, cuando la intensidad que circula por l se

excede de un determinado valor. De esta forma se interrumpe la corriente de entrada para evitar

que los componentes en la direccin del flujo de corriente queden daados.


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La primera aplicacin a gran escala de los tiristores fue para controlar la tensin de entrada de una

fuente de tensin, como un enchufe, por ejemplo. A comienzos de los 70 se usaron los tiristores

para estabilizar el flujo de tensin de entrada de los receptores en televisin en color.

Se suelen usar para controlar la rectificacin en corriente alterna, es decir, para trasformar esta

corriente alterna en corriente continua (siendo en este punto los tiristores onduladores o

inversores), para la realizacin de conmutaciones de baja potencia en circuitos electrnicos.

La aplicacin comercial en los electrodomsticos (Iluminacin, calentadores, control de

temperatura, activacin de alarmas, velocidad de ventiladores), herramientas elctricas (para

acciones controladas tales como velocidad de motores, cargadores de bateras), equipos para

exteriores (aspersores de agua, encendido de motores de gas, pantallas electrnicas, entre otros).

Formas de activar un tiristor:

Luz:

Cuando un haz de luz incide en las uniones del tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el nmero de

pares electrnhueco aumentara pudindose activar el tiristor.

Corriente de Compuerta:

Para un tiristor polarizado en directa, la inyeccin de una corriente de compuerta al aplicar un

voltaje positivo entre compuerta y ctodo lo activara. Si aumenta esta corriente de compuerta,

disminuir el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activacin del dispositivo.

Trmica:

Una temperatura muy alta en le tiristor produce el aumento del nmero de pares electrn

hueco, por lo que aumentaran las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre

nodo y ctodo, y gracias a la accin regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor

puede activarse. Este tipo de activacin podra comprender una fuga trmica, normalmente

cuando en un diseo se establece este mtodo como mtodo de activacin, esta fuga tiende a

evitarse.

Alto Voltaje:

Si el voltaje directo desde el nodo hacia el ctodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se

creara una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activacin con

retroalimentacin. Normalmente este tipo de activacin puede daar el dispositivo, hasta el punto

de destruirlo.

Elevacin de voltaje nodoctodo:

Si la velocidad en la elevacin de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de

las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este mtodo tambin puede daar el

dispositivo.


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Smbolo del Tiristor

2. Curva caracterstica del tiristor BT151:


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3. Especificacin del BT151 y su respectivo significado:

VDRM

Tensin de pico repetitivo en estado de bloqueo directo. (Repetitive peak off-state voltage).

Expresa el valor mximo de voltaje repetitivo para el cual el fabricante garantiza que no hay

Conmutacin, con la puerta en circuito abierto.

VDSM

Tensin de pico no repetitivo en estado de bloqueo directo. (Non -repetitive peak off - state

voltage). Valor mximo de tensin en sentido directo que se puede aplicar durante un

determinado

periodo de tiempo con la puerta abierta sin provocar el disparo.

VDWM

Tensin mxima directa en estado de trabajo. (Crest working off - state voltage). Valor

mximo de tensin en condiciones normales de funcionamiento.

VRRM

Tensin inversa de pico repetitivo. (Repetitive peak reverse voltage). Valor mximo de tensin

que se puede aplicar durante un cierto periodo de tiempo con el terminal de puerta abierto.

VRSM

Tensin inversa de pico no repetitivo. (Non - repetitive peak reverse voltage). Valor mximo

de tensin que se puede aplicar con el terminal de puerta abierto.

VRWM

Tensin inversa mxima de trabajo. (Crest working reverse voltage). Tensin mxima que

puede soportar el tiristor con la puerta abierta, de forma continuada, sin peligro de ruptura.

VT

Tensin en extremos del tiristor en estado de conduccin. (Forward on - state voltage).

VGT


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Tensin de disparo de puerta. (Tensin de encendido). (Gate voltage to trigger). Tensin de

puerta que asegura el disparo con tensin nodo - ctodo en directo.

VGNT

Tensin de puerta que no provoca el disparo. (Non - triggering gate voltage). Voltaje de puerta

mximo que no produce disparo, a una temperatura determinada.

VRGM

Tensin inversa de puerta mxima. (Peak reverse gate voltage). Mxima tensin inversa que se

puede aplicar a la puerta.

VBR

Tensin de ruptura. (Breakdown voltage). Valor lmite que si es alcanzado un determinado

tiempo en algn momento, puede destruir o al menos degradar las caractersticas elctricas del

tiristor.

IT(AV)

Corriente elctrica media. (Average on - state current). Valor mximo de la corriente media en

el sentido directo, para unas condiciones dadas de temperatura, frecuencia, forma de onda y

ngulo

de conduccin.

IT(RMS)

Intensidad directa eficaz. (R.M.S. on state current).

ITSM

Corriente directa de pico no repetitiva. (Peak one cycle surge on - state current). Corriente

mxima que puede soportar el tiristor durante un cierto periodo de tiempo.

ITRMCorriente directa de pico repetitivo. (Repetitive peak on - state current). Intensidad mxima

que puede ser soportada por el dispositivo por tiempo indefinido a una determinada temperatura.

IRRM

Corriente inversa mxima repetitiva. (Corriente inversa). (Reverse current). Valor de lacorriente del tiristor en estado de bloqueo inverso.

IL

Corriente de enganche. (Latching current). Corriente de nodo mnima que hace bascular altiristor del estado de bloqueo al estado de conduccin.

IH

Corriente de mantenimiento. (Holding current). Mnima corriente de nodo que conserva altiristor en su estado de conduccin.


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IDRM

Corriente directa en estado de bloqueo. (Off - state current).

IGT

Corriente de disparo de puerta. (Gate current to trigger). Corriente de puerta que asegura eldisparo con un determinado voltaje de nodo.

IGNT

Corriente de puerta que no provoca el disparo. (Non-triggering gate current).ITC

Corriente controlable de nodo. (Controllable anode current). (Para el caso de tiristores GTO).

I2t

Valor lmite para proteccin contra sobreintensidades. (I2t Limit value). Se define como lacapacidad de soportar un exceso de corriente durante un tiempo inferior a medio ciclo. Permite

calcular el tipo de proteccin. Se debe elegir un valor de I 2t para el fusible de forma que:I2t (fusible) < I2t (tiristor) E5. 2

PGAV

Potencia media disipable en la puerta. (Average gate power dissipation). Representa el valor

medio de la potencia disipada en la unin puerta-ctodo.

PGM

Potencia de pico disipada en la puerta. (Peak gate power dissipation). Potencia mximadisipada en la unin puerta-ctodo, en el caso de que apliquemos una seal de disparo no continua.

Ptot

Potencia total disipada. (Full power dissipation). En ella se consideran todas las corrientes:directa, media, inversa, de fugas, etc. Su valor permite calcular el radiador, siempre que sea preciso.

Tstg

Temperatura de almacenamiento. (Storage temperature range). Margen de temperatura de

almacenamiento.

Tj

Temperatura de la unin. (Juntion temperature). Indica el margen de la temperatura de launin, en funcionamiento.

Rth j-mb ; Rj-c; R JC

Resistencia trmica unin-contenedor. (Thermal resistance, Junction to ambient).

Rth mb-h; Rc-d

Resistencia trmica contenedor - disipador. (Thermal resistance from mounting base toheatsink).

Rth j-a; Rj-a; R JA

Resistencia trmica unin - ambiente. (Termal resistance juntion to ambient in free air).

Zth j-mb; Zj-c; ZJC(t)Impedancia trmica transitoria unin - contenedor. (Transient thermal impedance, juntion - to -case).


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Zth j-a; Zj-a; Z JA(t)

Impedancia trmica transitoria unin - ambiente. (Transient thermal impedance, juntion - to -ambient).

tdTiempo de retraso. (Delay time).

tr

Tiempo de subida (Rise time).tgt; ton

Tiempo de paso a conduccin. (Gate - controlled turn on time).

tq; toff

Tiempo de bloqueo, (Circuit - commutated turn - off time). Intervalo de tiempo necesario paraque el tiristor pase al estado de bloqueo de manera que aunque se aplique un nuevo voltaje ensentido directo, no conduce hasta que haya una nueva seal de puerta.

di/dt

Valor mnimo de la pendiente de la intensidad por debajo de la cual no se producen puntos

calientes.

dv/dt

Valor mnimo de la pendiente de tensin por debajo de la cual no se produce el cebado sinseal de puerta.

(dv/dt)C

Valor mnimo de la pendiente de tensin por debajo de la cual no se produce el nuevo cebadodel SCR cuando pasa de conduccin a corte.

4. Caractersticas principales de los Triac

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control:los tiristores. El triaces en esencia la conexin de dos tiristores en paralelopero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.

A1: Anodo 1, A2: Anodo 2, G: Compuerta

El triac slo se utiliza encorriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta.Como el triac funciona en corriente alterna, habr una parte de la onda que ser positiva y otra

negativa.

Funcionamiento:

La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasar por el triac siempre y cuando hayahabido una seal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circular de arribahacia abajo (pasar por el tiristorque apunta hacia abajo), de igual manera:
http://www.unicrom.com/Tut_scr.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_scr.asp


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La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasar por el triacsiempre y cuando hayahabido una seal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circular de abajohacia arriba (pasar por el tiristorque apunta hacia arriba).

Para ambos semiciclos la seal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puertao compuerta).

Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y as, controlarel tiempo que cada tiristor estar en conduccin. Recordar que un tiristorslo conduce cuandoha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay unvoltaje positivo de unvalor mnimo para cada tiristor).

Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristorest en conduccin, se puede controlar lacorriente que se entrega a una carga y por consiguiente lapotencia que consume.

Ejemplo: Una aplicacin muy comn es el atenuador luminoso delmparasincandescentes (circuito de control de fase).

Donde:Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.)L: lmparaP:potencimetroC:condensador (capacitor)R:ResistorT:TriacA2:Anodo 2 del TriacA3:Anodo 3 del TriacG: Gate, puerta o compuerta del Triac

El triaccontrola el paso de la corriente alterna a lalmpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conduccin (cuando la corrientecircula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula).
http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_potencia_energia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_lamp_incandescente.asphttp://www.unicrom.com/Tut_lamp_incandescente.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asphttp://www.unicrom.com/Tut_condensador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_condensador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asphttp://www.unicrom.com/Tut_lamp_incandescente.asphttp://www.unicrom.com/Tut_lamp_incandescente.asphttp://www.unicrom.com/Tut_potencia_energia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asp


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5. Curvas caractersticas del Triac BT136:

6. Mo

dos de

disparo del

Triac:


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El TRIAC se dispara en los dos cuadrantes con pulsos de corriente de puerta tanto positivos

como negativos.

Los modos de disparo ms sensibles son I+ y III-, despus el I-.

El modo III+ es el menos sensible y debe evitarse en lo posible.


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MT2(-)

MT2(+)

G(-) G(+)

MT2(+), G(+)MT2(+), G(-)

Quadrant II Quadrant I

Quadrant III

MT2(-), G(-)

Quadrant IV

MT2(-), G(+)

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