Clase 4 tiristores

1. Tiristores
Clase 4
19-02-2014

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Los Tiristores
TIRISTORES
SCR
DIAC
GTO
TRIAC
SCS
OTROS
LASCR

6. 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.

7. 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

8. 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).

9. 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.

10. Los rectificadores controlados de silicio
(SCR – Silicon Controled Rectifier)

11. Funcionamiento del SCR


12. Funcionamiento del SCR


13. Funcionamiento del SCR


14. 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.

15. Funcionamiento del SCR

16. Curva característica de un SCR


17. Curva característica de un SCR

18. Curva característica de un SCR
En cada curva característica
distinguir las siguientes regiones:
se
pueden
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.

19. Curva característica de un SCR


20. Curva característica de un SCR
En cada curva característica
distinguir las siguientes regiones:
se
pueden
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.

21. Identificación y especificaciones
electricas


22. Identificación y especificaciones
electricas


23. 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

24. 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

25. Ejemplo de Simulación del Rectificador
controlado de Silicio (SRC)

26. Ejemplo de Simulación del Rectificador
controlado de Silicio (SRC)
Señal de entrada (Amarilla) :
Tensión de la fuente de
entrada en AC
Señal 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)

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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.

31. 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.

32. Activación del Tiristor


33. Activación del Tiristor


34. 

35.  Cuando el Tiristor 1 se active, la corriente de descarga del capacitor
estará limitada por el resistor
como aparece en la figura b.

36. 

37. 

38. 

39. 

40. 

41. Ejemplo


42. Solución


43. Solución


44. Solución


45. Solución


46. Solución
