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TRIAC

Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es undispositivosemiconductor , de la familia de los tiristores. La diferenciacon untiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC

es bidireccional. De forma coloquial podr a decirse que el TRIAC esun interruptor capa! de conmutar la corriente alterna."u estructurainterna se aseme#a en cierto modo a la disposici$n que formar andos "CR en direcciones opuestas.%osee tres electrodos& A', A( )eneste caso pierden la denominaci$n de *nodo y c*todo+ y puerta .

l disparo del TRIAC se reali!a aplicando una corriente alelectrodo puerta.

Aplicaciones más comunes -editar • "u versatilidad lo /ace ideal para el control de corriente alterna )C.A.+.

• Una de ellas es su utili!aci$n como interruptor est*tico ofreciendo muc/as venta#as sobre losinterruptores mec*nicos convencionales y los relés.

• 0unciona como interruptor electr$nico y también a pila.

• "e utili!an TRIACs de ba#a potencia en muc/as aplicaciones como atenuadores de lu!, controles develocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computari!ado de muc/os elementoscaseros. 1o obstante, cuando se utili!a con car2as inductivas como motores eléctricos, se deben tomar lasprecauciones necesarias para ase2urarse que el TRIAC se apa2ue correctamente al final de cada semiciclode la onda de Corriente alterna.

Control de fase (potencia) -editar

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n la fi2ura 3control de fase3 se presenta una aplicaci$n fundamentaldel triac. n esta condici$n, se encuentra controlando la potencia deac a la car2a mediante la conmutaci$n de encendido y apa2adodurante las re2iones positiva y ne2ativa de la se4al senoidal deentrada. La acci$n de este circuito durante la parte positiva de la se4alde entrada, es muy similar a la encontrada para el diodo "/oc5ley . La

venta#a de esta confi2uraci$n es que durante la parte ne2ativa de lase4al de entrada, se obtendr* el mismo tipo de respuesta dado quetanto el diac como el triac pueden dispararse en la direcci$n inversa.La forma de onda resultante para la corriente a través de la car2a seproporciona en la fi2ura 3control de fase3. Al variar la resistencia R, esposible controlar el *n2ulo de conducci$n. 6isten unidadesdisponibles actualmente que pueden mane#ar car2as de m*s de'758.

TIRISTOR

l tiristor )2r.& puerta + es uncomponente electr$nico constituido por elementos semiconductores queutili!a realimentaci$ninterna para producir una conmutaci$n. Los materiales de los que se compone son de tiposemiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar comoaislantes o como conductores. "on dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un9nico sentido. "e emplea 2eneralmente para el control de potencia eléctrica.

l dispositivo consta de un *nodo y un c*todo, donde las uniones son de tipo %1%1 entre los mismos. %or tantose puede modelar como ( transistores t picos %1% y 1%1, por eso se dice también que el tiristor funciona contensi$n realimentada. "e crean as : uniones )denominadas ;', ;(, ;: respectivamente+, el terminal de puertaest* conectado a la uni$n ;( )uni$n 1%+.

Al2unas fuentes definen como sin$nimos al tiristor y alrectificador controlado de silicio )"CR+<' otras definen al"CR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.

ste elemento fue desarrollado por in2enieros de =eneral lectric en los a4os '>?7 . Aunque un ori2en m*sremoto de este dispositivo lo encontramos en el "CR creado por 8illiam "/oc5ley )premio 1obel de f sica en

'>@?+ en '>@7, el cual fue defendido y desarrollado en los laboratorios ell en '>@?.=ordon Ball lider$ eldesarrollo en or2an "tanley para su posterior comerciali!aci$n por parte de 0ran5 8. 3 ill3 =ut! iller, de=eneral lectric.

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Formas de activar un tiristorLuz: "i un /a! de lu! incide en las uniones de un tiristor, /astalle2ar al mismo silicio, el n9mero de pares electr$nE/uecoaumentar* pudiéndose activar el tiristor.

Corriente de Compuerta: %ara un tiristor polari!ado endirecta, la inyecci$n de una corriente de compuerta al aplicar un volta#e positivo entre compuerta y c*todo lo activar*. "iaumenta esta corriente de compuerta, disminuir* el volta#e debloqueo directo, revirtiendo en la activaci$n del dispositivo.

Térmica: Una temperatura muy alta en el tiristor produce elaumento del n9mero de pares electr$nE/ueco, por lo queaumentar*n las corrientes de fu2a, con lo cual al aumentar la

diferencia entre *nodo y c*todo, y 2racias a la acci$nre2enerativa, esta corriente puede lle2ar a ser ', y el tiristor puede activarse. ste tipo de activaci$n podr a comprender una fu2a térmica, normalmente cuando en un dise4o seestablece este método como método de activaci$n, esta fu2atiende a evitarse.

Alto Voltaje: "i el volta#e directo desde el *nodo /acia elc*todo es mayor que el volta#e de ruptura directo, se crear*una corriente de fu2a lo suficientemente 2rande para que seinicie la activaci$n con retroalimentaci$n. 1ormalmente estetipo de activaci$n puede da4ar el dispositivo, /asta el punto de destruirlo.

Elevación del voltaje nodo!c todo: "i la velocidad en la elevaci$n de este volta#e es lo suficientemente alta,entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. ste método también puededa4ar el dispositivo.

Funcionamiento básicol tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electr$nico de los interruptores mec*nicos< por

tanto, es capa! de de#ar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener nivelintermedio al2uno, aunque no son capaces de soportar 2randes sobrecar2as de corriente. ste principio b*sicopuede observarse también en el diodo "/oc5ley .

l dise4o del tiristor permite que éste pase r*pidamente a encendido al recibir un pulso moment*neo decorriente en su terminal de control, denominada puerta )o en in2lés, gate + cuando /ay una tensi$n positiva entre*nodo y c*todo, es decir la tensi$n en el *nodo es mayor que en el c*todo. "olo puede ser apa2ado con lainterrupci$n de la fuente de volta#e, abriendo el circuito, o bien, /aciendo pasar una corriente en sentido inversopor el dispositivo. "i se polari!a inversamente en el tiristor e6istir* una débil corriente inversa de fu2as /asta

que se alcance el punto de tensi$n inversa m*6ima, provoc*ndose la destrucci$n del elemento )por avalanc/aen la uni$n+.

%ara que el dispositivo pase del estado de bloqueo al estado activo, debe 2enerarse una corriente de en2anc/epositiva en el *nodo, y adem*s debe /aber una peque4a corriente en la compuerta capa! de provocar una

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ruptura por avalanc/a en la uni$n ;( para /acer que el dispositivo condu!ca. %ara que el dispositivo si2a en elestado activo se debe inducir desde el *nodo una corriente de sostenimiento, muc/o menor que la deen2anc/e, sin la cual el dispositivo de#ar a de conducir.

A medida que aumenta la corriente de puerta se despla!a el punto de disparo. "e puede controlar as la tensi$nnecesaria entre *nodo y c*todo para la transici$n F00 EG F1, usando la corriente de puerta adecuada )latensi$n entre *nodo y c*todo dependen directamente de la tensi$n de puerta pero solamente para F00 EG F1+.Cuanto mayor sea la corriente suministrada al circuito de puerta I= )intensidad de puerta+, tanto menor ser* latensi$n *nodoEc*todo necesaria para que el tiristor condu!ca.

También se puede /acer que el tiristor empiece a conducir si no e6iste intensidad de puerta y la tensi$n *nodoEc*todo es mayor que la tensi$n de bloqueo

Aplicaciones1ormalmente son usados en dise4os donde /ay corrientes o volta#es muy 2randes, también son com9nmenteusados para controlar corriente alterna donde el cambio de polaridad de la corriente revierte en la cone6i$n o

descone6i$n del dispositivo. "e puede decir que el dispositivo opera de forma s ncrona cuando, una ve! que eldispositivo est* abierto, comien!a a conducir corriente en fase con el volta#e aplicado sobre la uni$n c*todoE*nodo sin la necesidad de replicaci$n de la modulaci$n de la puerta. n este momento el dispositivo tiende deforma completa al estado de encendido. 1o se debe confundir con la operaci$n simétrica, ya que la salida esunidireccional y va solamente del c*todo al *nodo, por tanto en s misma es asimétrica.

Los tiristores pueden ser usados también como elementos de control en controladores accionados por *n2ulosde fase, esto es una modulaci$n por anc/o de pulsos para limitar el volta#e en corriente alterna.

n circuitos di2itales también se pueden encontrar tiristores como fuente de ener2 a o potencial, de forma que

pueden ser usados como interruptores autom*ticos ma2netoEtérmicos, es decir, pueden interrumpir un circuitoeléctrico, abriéndolo, cuando la intensidad que circula por él se e6cede de un determinado valor. De esta formase interrumpe la corriente de entrada para evitar que los componentes en la direcci$n del flu#o de corrientequeden da4ados. l tiristor también se puede usar en con#unto con un diodo Hener en2anc/ado a su puerta, deforma que cuando el volta#e de ener2 a de la fuente supera el volta#e !ener, el tiristor conduce, acortando elvolta#e de entrada proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible.

La primera aplicaci$n a 2ran escala de los tiristores fue para controlar la tensi$n de entrada proveniente de unafuente de tensi$n, como un enc/ufe , por e#emplo. A comien!o de los J7 se usaron los tiristores para estabili!arel flu#o de tensi$n de entrada de los receptores de televisi$n en color.

"e suelen usar para controlar la rectificaci$n en corriente alterna, es decir, para transformar esta corrientealterna en corriente continua )siendo en este punto los tiristores onduladores o inversores+, para la reali!aci$nde conmutaciones de ba#a potencia en circuitos electr$nicos.

Ftras aplicaciones comerciales son en electrodomésticos ) iluminaci$n, calentadores, control de temperatura,activaci$n de alarmas, velocidad de ventiladores+, /erramientas eléctricas )para acciones controladas talescomo velocidad de motores, car2adores de bater as+, equipos para e6teriores )aspersores de a2ua, encendidode motores de 2as, pantallas electr$nicas...+

n foto2raf a el primer uso del tiristor, se dio en los flas/ electr$nicos, en los a4os K7. Antes de esto, cuando sedisparaba un flas/, este botaba toda la car2a acumulada, necesitando '7 o m*s se2undos para recar2arcompletamente. Cuando se usaban combinados con el modo autom*tico de e6posici$n, el dispositivo soloocupa la proporci$n de car2a que necesita para esa e6posici$n, lo que permiti$ acelerar incre blemente los

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tiempos de recar2a. n la actualidad estos flas/ permiten disparar : o veces por se2undo, adem*s de /acerlocon una 2ran precisi$n en la cantidad de lu! emitida.

Fabricación -editar

Técnica de "i#usión!Aleación: La parte principal del tiristor est* compuesta por un disco de silicio de materialtipo 1, ( uniones se obtienen en una operaci$n de difusi$n con 2alio, el cual dopa con impure!as tipo % las (caras del disco. n la cara e6terior se forma una uni$n, con un contacto oroEantimonio. Los contactos del *nodoy c*todo se reali!an con molibdeno. La cone6i$n de puerta se fi#a a la capa intermedia )tipo %+ usandoaluminio.

sta técnica se usa solamente para dispositivos que requieren 2ran potencia.

Técnica $Todo "i#usión$: "e trata de la técnica m*s usada, sobre todo en dispositivos de mediana o ba#aintensidad, el problema principal de esta técnica reside en los contactos, cuya construcci$n resulta m*sdelicada y problem*tica que en el caso de difusi$nEaleaci$n. Las ( capas % se obtienen por difusi$n del 2alio oel aluminio, mientras que las capas 1 se obtienen mediante el sistema de m*scaras de $6ido. l problemaprincipal de este método radica en la multitud de fases que /ay que reali!ar. Aunque ciertas técnicas permiten

paraleli!ar este proceso.Técnica de %arrera Aislante: sta técnica es una variante de la anterior. "e parte de un sustrato de silicio tipo1 que se o6ida por las dos caras, después en cada una de las ( caras se /ace la difusi$n con material tipo %.Una difusi$n muy duradera y a altas temperaturas produce la uni$n de las ( !onas %. Después de este procesose elimina todo el $6ido de una de las caras y se abre una ventana en la otra, se reali!a entonces en orden aaislar m*s !onas de tipo 1, una difusi$n tipo %. Después de una 9ltima difusi$n 1 el tiristor ya est* terminado afalta de establecer las metali!aciones, cortar los dados y encapsularlos.

Principales variantes de tiristores -editar

• Rectificador controlado de silicio )"CR+

• Tiristor =TF

• Diac

• Triac

• 0otoE"CR

• Interruptor controlado por puerta

• Interruptor controlado de silicio

• CT

• 0 TECTB

•

"ITB

• RTC

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Rectificador

n electr$nica, un recti#icador es el elemento o circuito que permite convertir lacorriente alterna en corrientecontinua.' sto se reali!a utili!ando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado s$lido, v*lvulasal vac o o v*lvulas 2aseosas como las de vapor de mercurio )actualmente en desuso+.

Dependiendo de las caracter sticas de la alimentaci$n en corriente alterna que emplean, se les clasifica enmonof*sicos, cuando est*n alimentados por una fase de la red eléctrica, o trif*sicos cuando se alimentan portres fases.

Atendiendo al tipo de rectificaci$n, pueden ser de media onda, cuando s$lo se utili!a uno de los semiciclos de lacorriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovec/ados.

l tipo m*s b*sico de rectificador es el rectificador monof*sico de media onda, constituido por un9nico diodo entre la fuente de alimentaci$n alterna y la car2a.

Rectificación monofásica no controlada -editar

La rectificaci$n no controlada requiere un estudio previo de las necesidades, ya que el circuito rectificador tansolo funcionar* de la forma correcta si todas la condiciones de contorno con las que se /a reali!ado el c*lculose cumplen. s decir, tanto la tensi$n de entrada como la car2a RL /an de ser las especificadas.

Circuitos rectificadores de media onda&editar '

s construido con un diodo ya que este puede mantener el flu#o de corriente en una sola direcci$n, se puedeutili!ar para cambiar una se4al de ac a una de cc. n la fi2ura I. se muestra un circuito rectificador de mediaonda. Cuando la tensi$n de entrada es positiva, el diodo se polari!a en directo y se puede sustituir por un corto

circuito. "i la tensi$n de entrada es ne2ativa el diodo se polari!a en inverso y se puede rempla!ar por uncircuito abierto. %or tanto cuando el diodo se polari!a en directo, la tensi$n de salida a través de la car2a sepuede /allar por medio de la relaci$n de un divisor de tensi$n sabemos adem*s que el diodo requiere 7.Jvoltios para polari!arse as que la tensi$n de salida esta reducida en esta cantidad )este volta#e depende delmaterial de la #untura del diodo+. Cuando la polari!aci$n es inversa, la corriente es cero, de manera que latensi$n de salida también es cero. ste rectificador no es muy eficiente debido a que durante la mitad de cadaciclo la entrada se bloquea completamente desde la salida, perdiendo as la mitad de la tensi$n dealimentaci$n. l volta#e de salida en este tipo de rectificador es apro6imadamente 7. @ volta#e m*6imo de lase4al de entrada. La forma de onda que observamos a la salida se muestra en la fi2ura II.

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Circuitos rectificadores de onda completa&editar '

Un rectificador de onda completa convierte la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridadconstante )positiva o ne2ativa+ en la salida, mediante la inversi$n de las porciones )semiciclos+ ne2ativas )opositivas+ de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas )o ne2ativas+ se combinan con las inversasde las ne2ativas )positivas+ para producir una forma de onda parcialmente positiva )ne2ativa+.

Rectificador de onda completa mediante dos diodos con transformador de punto medio

0i2ura (.ECircuito rectificador de K onda completa

l circuito, representado en la Figura 2 , funciona como si2ue&

l transformador convierte la tensi$n alterna de entrada en otra tensi$n alterna del valor deseado, esta tensi$nes rectificada durante el primer semiciclo por el diodo D' y durante el se2undo semiciclo por el diodo D(, deforma que a la car2a R le lle2a una tensi$n continua pulsante muy impura ya que no est* filtrada ni estabili!ada.

n este circuito tomamos el valor de potencial 7 en la toma intermedia del transformador.

Rectificador de onda completa tipo puente doble de Graetz

"e trata de un rectificador de onda completa en el que, a diferencia del anterior, s$lo es necesario utili!artransformador si la tensi$n de salida debe tener un valor distinto de la tensi$n de entrada.

n la 0i2ura : est* representado el circuito de un rectificador de este tipo.

0i2ura :.E Rectificador de onda completa con puente de Gratz

A fin de facilitar la e6plicaci$n del funcionamiento de este circuito vamos a denominar DE' al diodo situado m*sarriba y DE(, DE: y DE a los si2uientes en orden descendente.

• Durante el semiciclo en que el punto superior del secundario del transformador es positivo con respectoal inferior de dic/o secundario, la corriente circula a través del camino si2uiente&

%unto superior del secundario EEG Diodo DE' EEG )M+Resistencia de car2aR)E+ EEG Diodo DE EEG punto inferior delsecundario.

• n el semiciclo si2uiente, cuando el punto superior del secundario es ne2ativo y el inferior positivo lo/ar* por&

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%unto inferior del secundario EEG Diodo DE( EEG )M+Resistencia de car2aR )E+ EEG Diodo DE: EEG punto superiordel secundario.

n este caso, vemos como circula corriente por la car2a, en el mismo sentido, en los dos semiciclos, con lo quese aprovec/an ambos y se obtiene una corriente rectificada m*s uniforme que en el caso del rectificador demedia onda, donde durante un semiciclo se interrumpe la circulaci$n de corriente por la car2a.

n ambos tipos de rectificadores de onda completa, la forma de onda de la corriente rectificada de salida, ser*la de una corriente continua pulsatoria, pero con una frecuencia de pulso doble de la corriente alterna dealimentaci$n.

Filtrado

Como se puede apreciar en las 0i2uras ( y : la corriente obtenida en la salida de los rectificadores no espropiamente continua y dista muc/o de ser aceptablemente constante, lo que la inutili!ar a para la mayor a delas aplicaciones electr$nicas.

%ara evitar este inconveniente se procede a un filtrado para eliminar el ri!ado de la se4al pulsante rectificada.sto se reali!a mediante filtros RC )resistenciaEcapacitancia+ o LC )inductanciaEcapacitancia +, obteniéndose

finalmente a la salida una corriente continua con un ri!ado que depende del filtro y la car2a, de modo que sincar2a al2una, no e6iste ri!ado. Debe notarse que este filtro no es lineal , por la e6istencia de los diodos quecar2an r*pidamente los condensadores, los cuales a su ve!, se descar2an lentamente a través de la car2a.

La tensi$n de ri!ado )Nr+ ser* muc/o menor que N si la constante de tiempo del condensador ROC es muc/omayor que el per odo de la se4al. ntonces consideraremos la pendiente de descar2a lineal y, por tanto, Nr PNpicoOT Q )ROC+ "iendo ROC la cte de tiempo del condensador, T el per odo de la se4al y Npico la tensi$n de picode la se4al..

Rectificación monofásica controlada -editar

s un tipo de re2ulaci$n muc/o m*s complicada de implementar, pero proporciona un control total de la car2a.l esquema de este tipo de rectificadores seria como el de los anteriormente e6puestos, a4adiendo entre la

car2a y la salida rectificada, de forma conceptual, un interruptor. ste interruptor denominados tiristores )"CR+permitir a o cortar el paso de la se4al dentro de un *n2ulo correspondiente entre 7 y 'K7 2rados de la onda

"enoidal, permitiendo un control de potencia dentro de esos *n2ulos de disparo.

Cabe a4adir que la comple#idad reside en el dise4o del sistema de control, donde el interruptor conceptual /ade ser sustituido por un circuito tan complicado como requiera el dispositivo.

Rectificador Síncrono (o sincrónico) -editar

Bay aplicaciones en las que la ca da de tensi$n directa en los diodos )N0+ causa que ten2an una ba#a eficiencia,como el caso de al2unos convertidores DCEDC. Un recti#icador s(ncrono sustituye los diodos portransistores F"0 T , 2obernados por un circuito de control que los corta cuando la tensi$n entra en su ciclone2ativo. sta técnica tiene tres venta#as frente a los diodos&

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• )o e*iste V + en un F"0 T. Sste se comporta como una resistencia )R F1 + de modo que conduce concualquier valor de tensi$n )V,- +, mientras que un diodo necesitaV,V +, lo que es de suma importancia encircuitos alimentados a muy ba#a tensi$n.

Puente rectificador

l puente recti#icador es un circuito electr$nico usado en la conversi$n de corriente alterna en corrientecontinua. También es conocido como circuito o puente de =raet!, en referencia a su creador,el f sico alem*n Leo =raet! )'K@?E'> ' +.

Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una se4al con partes positivas y ne2ativas en una se4al9nicamente positiva. Un simple diodo permitir a quedarse con la parte positiva, pero el puente permiteaprovec/ar también la parte ne2ativa. l puente, #unto con un condensador y un diodo Hener , permite convertirla corriente alterna en continua. l papel de los cuatro diodos comunes es /acer que la electricidad vaya en unsolo sentido, mientras que el resto de componentes tienen como funci$n estabili!ar la se4al. Usualmente sesuele a4adir una etapa amplificadora con un transistor ;T para solventar las limitaciones que estoscomponentes tienen en la pr*ctica en cuanto a intensidad.

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