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Clase 5 tiristores
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TiristoresClase 5
17-07-2013
Los Tiristores
Además de los transistores, hay otro grupo muy importante de semiconductores llamados tiristores, los cuales se emplean principalmente como interruptores electrónicos. A su vez, dentro de los tiristores hay varios tipos siendo los principales los SCR y los Triac; y otros, no tan utilizados como los diac, y los GTO.
Los Tiristores
Estos dispositivos han ido reemplazando, con más eficiencia, confiabilidad y duración en todo tipo de tareas, a los interruptores electromecánicos tales como los relés y los contactores cuyas partes mecánicas se van desgastando con el uso.
Los Tiristores
Los tiristores en general, son dispositivos semiconductores, igual que los diodos y los transistores, formados por cuatro o más capas alternadas de materiales tipo N y P que producen, por retroalimentación interna, un efecto de engache o enclavamiento (latching), el cual los hace extremadamente útiles en tareas de conmutación y de control de potencia donde se emplean como interruptores en estado solido, a diferencia de los transistores bipolares y de los FET que trabajan principalmente como amplificadores de señal.
Los Tiristores
TIRISTORES
SCR TRIAC OTROS
DIAC GTO SCS LASCR
Los Tiristores
Los tiristores son interruptores muy eficientes. Comparados con un interruptor electromecánico, un tiristor tiene una vida de servicio muy larga, puede operar a muy altas velocidades, no genera chispas, trabaja silenciosamente, es insensible a la gravedad y las vibraciones.
Además una vez disparado, su resistencia de conducción es muy baja.
Tipos de Tiristores
Los dos principales tipos de tiristores son: el rectificador controlado de silicio o SCR (Silicon Controlled Rectifier) y el tríodo de corriente alterna o Triac, cuyas características se explican mas adelante.
También se dispone de tiristores para tareas especiales como los diac, los GTO, los SCS, los LASCR, etc., figura 1
Los rectificadores controlados de silicio (SCR – Silicon Controled Rectifier) El SCR, como su nombre lo indica, es un diodo
rectificador conformado por cuatro capas de material semiconductor y tres uniones PN que además de un nodo (A) y un cátodo (C o K), posee una terminal extra para fines de control llamado compuerta o gate (G).
Los rectificadores controlados de silicio (SCR – Silicon Controled Rectifier) En la figura 2 se muestra su símbolo, su
estructura interna, su circuito equivalente con transistores y algunos de los encapsulados mas comunes con los cuales se fabrican.
Los rectificadores controlados de silicio (SCR – Silicon Controled Rectifier)
Funcionamiento del SCR
Funcionamiento del SCR
Funcionamiento del SCR
Funcionamiento del SCR
Su funcionamiento general se puede explicar en términos del circuito equivalente de transistores mostrado en la figura 3, llamado cerrojo o latch ideal.
Esta disposición se caracteriza por ser regenerativa, es decir, por proporcionar una retroalimentación positiva que mantiene al dispositivo enganchado (conduciendo), o desenganchado (bloqueado) cuando se produce un aumento o una disminución en la corriente en cualquier punto del lazo.
Funcionamiento del SCR
Curva característica de un SCR
Curva característica de un SCR
Curva característica de un SCR
En cada curva característica se pueden distinguir las siguientes regiones:
1.Región de bloqueo directo. Se refiere a las condiciones de corriente y voltaje sobre el dispositivo en estado de bloqueo directo, es decir, con el ánodo positivo respecto al cátodo y sin corriente de compuerta aplicada.
Curva característica de un SCR
Curva característica de un SCR
En cada curva característica se pueden distinguir las siguientes regiones:
3.Región de bloqueo inverso. Se refiere a las condiciones de corriente y voltaje sobre el dispositivo en estado de bloqueo inverso, es decir con el ánodo negativo respecto al cátodo y con o sin corriente de compuerta aplicada.
Identificación y especificaciones electricas
Identificación y especificaciones electricas
APLICACIONES DEL SCR
Las aplicaciones de los tiristores se extiende desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar 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 continua en alterna
APLICACIONES DEL SCR
La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta.
De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del 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 este momento empezará a recibir tensión inversa.
Como se muestra a continuación
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC)
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC) Señal de entrada (Amarilla) :
Tensión de la fuente de entrada en ACSeñal de salida de la carga (Azul): a.Parte izquierda de la señal faltante significa la ángulo de disparo (No conduce).b.Parte derecha de la señal ángulo sección de conducción (la parte que si conduce)
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC) Medimos el voltaje de ánodo a
cátodo del SCR
Se comporta como interruptor abierto del SCR sin permitir el paso de corriente a la carga, se observa la región de disparo y la de conducción
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC) Tercero si aumentamos la
resistencia del potenciómetro la región de conducción aumenta y la región de disparo disminuye
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC) Cuarto si disminuimos la
resistencia del potenciómetro la región de conducción disminuye y la región de disparo aumenta
Ejemplo de Simulación del Rectificador controlado de Silicio (SRC)
Quinto lo mismo ocurre comentado anteriormente con la grafica donde medimos el voltaje entre anodo-catodo.
Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes:
Controles de relevador.
Circuitos de retardo de tiempo.
Fuentes de alimentación reguladas.
Interruptores estáticos.
Controles de motores
Recortadores.
Inversores.
Ciclo conversores.
Cargadores de baterías.
Circuitos de protección.
Controles de calefacción.
Controles de fase.
Activación del Tiristor
Activación del Tiristor
Cuando el Tiristor 1 se active, la corriente de descarga del capacitor 𝑇estará limitada por el resistor como aparece en la figura b.𝑅𝑠
Ejemplo
Solución
Solución
Solución
Solución
Solución
