TIRISTORES
OBJETIVO
El
objetivo principal es que el alumno al finalizar este informe entienda el
conceptos obre la electrónica y las sus diferentes aplicaciones que contienen. Este informe nos ayudara a conocer las diferencias
que existen entre cada uno de los diferentes tiristores y Reconocer que roll ocupan la electrónica en la
industria así como sus funciones, características y aplicaciones que existen También podrá entender la
operación que tiene estos complejos dispositivos electrónicos No obstante el estudiante reconocerá
y aplicara las formas de manipulación de los tiristores en los circuitos electrónicos
así como también adquirirá los conocimientos necesarios que a la hora de hacer
el mantenimiento de un sistema electrónico pueda resolveros satisfactoriamente
y su vez pueda controlándolo mediante el Análisis Periódico y comprenderá las
diferentes fallas que suelen tener los tiristores , para posteriormente aplicar dichos conocimientos
en las diferentes prácticas de la escuela, así como también en la industria
El Tiristor es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El triac puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.
Cuando el tiristor conduce, hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra, dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado. Cuando el voltaje es mas positivo en MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1 en caso contrario fluye de MT1 a MT2. En ambos casos el triac se comporta como un interruptor cerrado. Cuando el triac deja de conducir no puede fluir corriente entre las terminales principales sin importar la polaridad del voltaje externo aplicado por tanto actúa como un interruptor abierto.
Debe tenerse en cuenta que si se aplica una variación de tensión importante al triac (dv/dt) aún sin conducción previa, el triac puede entrar en conducción directa.
El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentacióninterna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control depotencia eléctrica.
El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).
Algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR);1 otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.
Este elemento fue desarrollado por ingenieros de General Electric en los años 1960. Aunque un origen más remoto de este dispositivo lo encontramos en el SCR creado por William Shockley (premio Nobel de física en 1956) en 1950, el cual fue defendido y desarrollado en los laboratorios Bell en 1956. Gordon Hall lideró el desarrollo en Morgan Stanley para su posterior comercialización por parte de Frank W. "Bill" Gutzwiller, de General Electric.
APLICACIONES DE LOS TIRISTORES
- En el ámbito de la amplificación, forman parte de las etapas de potencia en clase D, trabajando en régimen de conmutación.
-Son también utilizados como relés estáticos, presentando las ventajas de poder trabajar a frecuencias más altas, tener una vida más larga, la exención de rebotes y tiempos de conexión muy cortos con inexistencia de desgastes de contactos. La principal ventaja reside en su baja corriente de mando y su autodesconexión con el paso por cero de la corriente alterna de la carga. Cabe citar como inconvenientes: la caída de tensión directa entre ánodo y cátodo ( de 1 a 2 V ), la circulación de pequeñas corrientes inversas en estado de bloqueo y su baja capacidad para soportar sobrecargas eléctricas frente a sus homólogos electromecánicos.
- En el ámbito de la rectificación cómo rectificadores controlados ( colocados en el lugar de diodos ).
- Como inversores y onduladores.
- Como interruptores.
DIAC
El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.
Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor.
Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.
Existen dos tipos de DIAC:
Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.
DIAC de cuatro capas: Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.
DIAC: Control de
potencia en corriente alterna (AC)
El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). Tiene dos terminales: MT1 y MT2. Ver el diagrama.
El DIAC se comporta como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en formas opuesta. La conducción se da cuando se ha superado el valor de tensión del zener que está conectado en sentido opuesto. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza.
Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente en aplicaciones de control de potenciamediante control de fase. La curva característica del DIAC se muestra a continuación
En la curva característica se observa que cuando:
- +V o - V es menor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un circuito abierto
- +V o - V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito
Sus principales características son:-Tensión de disparo
- Corriente de disparo
- Tensión de simetría (ver grafico anterior)
- Tensión de recuperación
TRIAC
¿Qué es un Triac?
El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la conexión de dostiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. (ver imagen).
A1: Anodo 1, A2: Anodo 2, G: Compuerta
El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa.
Funcionamiento del Triac
TRIAC. Control de potencia en corriente alterna
Funcionamiento del Triac
La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera:
La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba)
Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta).
Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cadatiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor)
aplicaciones
· Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
· Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
· Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
· Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.
SCR
SCR - Símbolo, estructura y funcionamiento básico.
El SCR (Silicon Controled Rectifier / Rectificador controlado de silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal.
El símbolo y estructura del SCR se muestran en la figura.
Analizando los diagramas:
A = ánodo, G = compuerta o Gate y C = K = cátodo
Funcionamiento básico del SCR
El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCRpara comprender su funcionamiento.
Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.
IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1
APLICACIONES DE LOS TIRISTORES
Los tiristores son sumamente populares en el control de potencia en cargas resistivas e inductivas como motores, solenoides, calefactores, etc. Comparados con los dispositivos equivalentes mecánicos como son los reles, los tiristores ofrecen mayor fiabilidad, mejores prestaciones y menor costo. En esta sección se analizan algunas aplicaciones típicas con tiristores para dar una idea de sus múltiples posibilidades.
REGULACIÓN DE LUZ
Una de las aplicaciones más típicas de uso domestico es el regulador de luz. La figura 183 muestra un esquema de este circuito basado en el TRIAC MAC218A de Motorola y cuyo control de disparo se realiza a través de un SBS. La resistencia R1+R2 carga el condensador C1 a través de la propia tensión de alimentación en alterna y cuando se alcanza la tensión de ruptura del SBS, este dispara el TRIAC haciendo circular la corriente por la carga (lámpara). El uso de TRIAC y SBS permite el control de potencia en semi periodos positivos y negativos.
El ángulo de conducción se controla a través de la resistencia variable R1; contra mas pequeño sea su valor el ángulo de conducción será mayor, y viceversa. Las ecuaciones de funcionamiento del circuito son difíciles de extraer pero en la figura 183 se indican los valores típicos de los diferentes componentes. Los diodos, la resistencia de R4 y el condensador C2 actúan como elementos de protección.
En segundo ejemplo de circuito de regulador de luz se indica en la figura 184. En este caso, el UJT 2N4870 es el encargado de disparar al TRIAC. El circuito de polarización del UJT está constituido por un circuito rectificador de diodos, una resistencia y el diodo zener 1N4871 de 22V; con ello se consigue obtener la señal VS indicada en la parte inferior de la figura. Esta señal seria prácticamente una onda cuadrada si no existiese el TRIAC. El disparo del TRIAC hace que la caída de tensión en sus terminales sea muy baja (~1 a 2V) anulando el circuito de polarización (VS ~ 0V). El UJT actúa como oscilador de relajación cuya frecuencia está determinada por R1 y C1. La activación del UJT dispara a su vez el TRIAC a través de un pequeño transformador. El ángulo de conducción del TRIAC oscila
CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES
El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCR en mayor medida que en TRIAC. A primera vista, el TRIAC presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo. Sin embargo, el TRIAC tiene unas características dv/dt inadecuadas para el control de motores y es difícil la realización de circuitos de control simétricos. Por otra parte, el SCR puede conducir en todo el periodo si se rectifica la señal de red. Las figuras 185a y 185b muestran dos ejemplos sencillos de control realizados a través de SCR de un motor universal (Figura 185a) y un motor de imán-permanente (Figura 185b).
rectificador de puente de diodos y el diodo zener 1N5250A alimentan a este circuito de disparo. R2 se ajusta para que el transistor bipolar 2N3905 este en corte a una temperatura dada. Cuando el 2N3905 está en corte ninguna corriente carga el condensador C y, por consiguiente, el UJT y los TRIAC están cortados. Si el 2N3905 esta a ON, este carga el condensador C y dispara el UJT cuando alcanza la tensión VP. El tiempo que tarda en alcanzar la tensión VP del UJT depende de RT. Un incremento en la temperatura disminuye el valor de RT, y por consiguiente, disminuye el valor de corriente de colector del transistor aumentando a su vez el tiempo de carga del condensador (disminuye el ángulo de conducción). Por el contrario, al disminuir temperatura aumenta el ángulo de conducción. El modo de operar con la temperatura se invierte si se intercambia RT con R2.
RESUMEN
TIRISTOR
El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentacióninterna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control depotencia eléctrica.
APLICACIONES DE LOS TIRISTORES
- En el ámbito de la rectificación cómo rectificadores controlados ( colocados en el lugar de diodos ).
- Como inversores y ondula-dores.
- Como interruptores.
- Como inversores y ondula-dores.
- Como interruptores.
DIAC
El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.
TRIAC
El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la conexión de dostiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta
SCR
El SCR (Silicon Controled Rectifier / Rectificador controlado de silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que funciona como un conmutador casi ideal.
El símbolo y estructura del SCR se muestran en la figura.
Analizando los diagramas:
A = ánodo, G = compuerta o Gate y C = K = cátodo
Analizando los diagramas:
A = ánodo, G = compuerta o Gate y C = K = cátodo
APLICACIONES DE LOS TIRISTORES
REGULACIÓN DE LUZ
Una de las aplicaciones más típicas de uso domestico es el regulador de luz
La resistencia R1+R2 carga el condensador C1 a través de la propia tensión de alimentación en alterna y cuando se alcanza la tensión de ruptura del SBS, este dispara el TRIAC haciendo circular la corriente por la carga (lámpara). El uso de TRIAC y SBS permite el control de potencia en semi periodos positivos y negativos.
CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES
El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCR en mayor medida que en TRIAC. A primera vista, el TRIAC presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo
CONTROL DE CALOR CON SENSOR DE TEMPERATURA.
El circuito de control de calor mostrado en la figura 186 ha sido concebido para controlar la temperatura de una habitación, bien utilizando una fuente de calor (por ejemplo, una resistencia eléctrica o un horno) o bien utilizando un ventilador (o cualquier dispositivo refrigerador)
Una de las aplicaciones más típicas de uso domestico es el regulador de luz
La resistencia R1+R2 carga el condensador C1 a través de la propia tensión de alimentación en alterna y cuando se alcanza la tensión de ruptura del SBS, este dispara el TRIAC haciendo circular la corriente por la carga (lámpara). El uso de TRIAC y SBS permite el control de potencia en semi periodos positivos y negativos.
CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES
El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCR en mayor medida que en TRIAC. A primera vista, el TRIAC presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo
CONTROL DE CALOR CON SENSOR DE TEMPERATURA.
El circuito de control de calor mostrado en la figura 186 ha sido concebido para controlar la temperatura de una habitación, bien utilizando una fuente de calor (por ejemplo, una resistencia eléctrica o un horno) o bien utilizando un ventilador (o cualquier dispositivo refrigerador)
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor
http://es.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamiento
https://www.youtube.com/watch?v=I1JWTs1652c
http://www.unicrom.com/Tut_DIAC.asp
http://www.unicrom.com/Tut_triac.asp
http://www.youtube.com/watch?v=7R5tJx7xa-Y
http://www.youtube.com/watch?v=uU7etAqIxIg
http://es.wikipedia.org/wiki/Diac
https://www.youtube.com/watch?v=ThhxJwqHt3E
LINK DE DIARIO DE ACTIVIDADES DEL MES DE OCTUBRE
https://docs.google.com/document/d/1bDCoFcHZ3Zsl4u1WN6ElBrocRIFsTswCT-clNbjw9IA/edit?usp=sharing
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