Tiristores final

1. TIRISTOR
Presentado por:
Gary Wilson Ramos Osnayo
Docente:
Ing. Mario Hurtado Chávez
EPIME 2016

2. TIRISTOR
El nombre de Tiristor proviene de la palabra griega “ηθνρα”, que significa “una puerta”. El tiristor engloba
una familia de dispositivos semiconductores que trabajan en conmutación, teniendo en común una
estructura de cuatro capas semiconductoras en una secuencia P-N-P-N, la cual presenta un
funcionamiento biestable (dos estados estables).
Los tiristores pueden tener 2, 3 o 4 terminales, y ser de conducción unilateral (un solo sentido) o
bilateral (en ambos sentidos). Ante una señal adecuada pasan de un estado de bloqueo al de
conducción, debido a un efecto de realimentación positiva. El pasaje inverso, de conducción a
bloqueo se produce por la disminución de la corriente principal por debajo de un umbral. Funcionan
como llaves, presentando dos estados posibles de funcionamiento:
• No conducción (abierto)
• Conducción (cerrado)
La conmutación desde el estado de bloqueo (“OFF”) al estado de conducción (“ON”) se realiza
normalmente por una señal de control externa. La conmutación desde el estado “ON” al estado “OFF” se
produce cuando la corriente por el tiristor es más pequeña que un determinado valor, denominada
corriente de mantenimiento, (“holding current”), específica para cada tiristor.
Los dispositivos más conocidos de la familia de los tiristores para aplicaciones de potencia son:
• SRC (Silicon Controled Rectifiers)
• TRIACS
• GTO (Gate Turn Off)

3. 1.- Características constructivas y/o de estructura.

5. 2.- Principio de operación y/o construcción.
El encendido por puerta es el método más usual de disparo de tiristores. El razonamiento siguiente
aparecerá mucho más claro si nos referimos a la figura.
Una vez polarizado directamente el tiristor se inyecta un
impulso positivo de mando en su puerta (este ataque es en
corriente, denominándose lg a esta última). El transistor NPN
designado T1 recibe una corriente de base lG, pasando a ser
su corriente de colector de
IG β1, donde β1 es la ganancia de corriente de este transistor
(montaje en emisor común).
Esta corriente se inyecta a su vez en la base del transistor T2
(PNP) que entrega entonces una corriente de IG β1 β2 (siendo
β2 la ganancia de corriente de T2). Esta corriente, que
aparece en el colector de T2, vuelve a aplicarse a la base
deT1. Hay que considerar entonces dos casos:
1. El producto β1 β 2 no se enciende es inferior a 1, en cuyo
caso el elemento no se enciende.
2. El producto β1 β2 tiende a la unidad, con lo que se realiza
el proceso de amplificación y el elemento pasa al estado de conducción.
Estas dos condiciones ( β1 β2 < 1 y β1 β2 = 1) caracterizan el estado del tiristor en función de la
corriente. En efecto, la ganancia β de un transistor de silicio crece normalmente, por lo general, en
función de la corriente (figura 5). Así pues:
-Si la corriente de puerta es débil, el producto dispositivo β1 β
2 es inferior a la unidad y no se enciende el
-Si el impulso de mando es suficiente, las corrientes de
emisor son lo bastante elevadas para que el productoβ1 β2 tienda a 1.
En cuanto se produce el encendido, la realimentación
hace que los dos transistores conduzcan a saturación (por
cuanto la corriente de colector de uno se inyecta
sistemáticamente en la base del otro). Una vez en
conducción, los transistores se mantienen ya en ese estado, incluso aunque desaparezca el
impulso inicial de puerta, hasta que el circuito exterior deje de mantener la corriente IA.

6. ¿Cómo puede encenderse un tiristor?
Como ya hemos visto, el tiristor puede adoptar uno de estos estados:
• De bloqueo, cuando está polarizado en sentido inverso;
• De bloqueo o de conducción, cuando la polarización es directa, según que esté encendido o no.
En este último caso, para hacerlo pasar del estado de bloqueo al de conducción se recurre, como se ha
dicho ya, a la propiedad esencial del transistor de silicio: la de poseer una ganancia de corriente que
crece con la corriente de emisor, le.
Por tanto, se pueden usar todos los medios capaces de provocar un aumento de la corriente IE. Los más
importantes son:
- La tensión. Cuando aumenta la tensión ánodo-cátodo del tiristor, llega un momento en que la
corriente de fuga es suficiente para producir un brusco aumento de la corriente IE. Esta forma de
disparo se usa sobre todo con los diodos de 4 capas (diodos- tiristores).
- La derivada de la tensión. Ya se sabe que una unión PN presenta una cierta capacidad. Así,
pues, si se hace crecer bruscamente la tensión ánodo-cátodo, esta capacidad se carga con una
corriente:
Y, si esta corriente i es suficientemente elevada, provocará el encendido del tiristor.
- La temperatura. La corriente inversa de fuga de un transistor de silicio aumenta al doble,
aproximadamente, cada 14° C (al aumentar la temperatura). Cuando la corriente alcanza un
valor suficiente, se produce el disparo del tiristor por los mismos fenómenos ya vistos.
- El efecto transistor. Es la forma clásica de gobernar un tiristor. En la base del transistor
equivalente se inyectan portadores suplementarios que provocan el fenómeno de disparo (la
base es la puerta del tiristor).
- El efecto fotoeléctrico. La luz, otra de las formas de energía, puede también provocar el
encendido del tiristor al crear pares electrón-hueco. En este caso se emplea un fototiristor.
Que es un tiristor con una "ventana" (esto es una lente transparente que deja pasar los rayos
luminosos) en la región de puerta

7. 3.- Circuito eléctrico.
El Tiristor está formado por cuatro capas semiconductoras, alternadamente P-N-P-N, teniendo 3
terminales: ánodo (A) y cátodo (K), por los cuales circula la corriente principal, y la puerta (G) que, cuando
se le inyecta una corriente, hace que se establezca una corriente en sentido ánodo-cátodo. La figura 2.4
ilustra una estructura simplificada del dispositivo.
Si entre ánodo y cátodo tenemos una tensión positiva, las uniones J1 y J3 estarán directamente
polarizadas, en cuanto que la unión J2 estará inversamente polarizada. No habrá conducción de corriente
hasta que la tensión VAK aumente hasta un valor que provoque la ruptura de la barrera de potencial en
J2.
Si hay una tensión VGK positiva, circulará una corriente a través de J3, con portadores negativos
yendo del cátodo hacia la puerta. Por la propia construcción, la capa P donde se conecta la puerta es
suficientemente estrecha para que parte de los electrones que atraviesen J3 tengan energía cinética
suficiente para vencer la barrera de potencial existente en J2, siendo entonces atraídos por el ánodo.
De esta forma, en la unión inversamente polarizada, la diferencia de potencial disminuye y se
establece una corriente entre ánodo y cátodo, que podrá persistir aún sin la corriente de puerta.
Cuando la tensión VAK es negativa, J1 y J3 quedarán inversamente polarizadas, en cuanto que
J2 quedará directamente polarizada. Teniendo en cuenta que la unión J3 está entre dos regiones
altamente dopadas, no es capaz de bloquear tensiones elevadas, de modo que cabe a la unión J1
mantener el estado de bloqueo del componente.
Existe una analogía entre el funcionamiento del tiristor y el de una asociación de dos transistores
bipolares, conforme se muestra en la figura 2.5

8. Cuando se aplica una corriente de puerta IG positiva, Ic2 e IK aumentarán. Como Ic2 = Ib1, T1 conducirá
y tendremos Ib2 = Ic1 + IG, que aumentará Ic2 y así el dispositivo evolucionará hasta la
saturación, aunque se elimine la corriente de puerta IG. Tal efecto acumulativo ocurre si las ganancias de
los transistores son mayores que 1. El componente se mantendrá en conducción desde que, después del
proceso dinámico de entrada en conducción, la corriente del ánodo haya alcanzado un valor superior al
límite IL, llamada corriente de enclavamiento “latching current”.
Para que el SCR deje de conducir es necesario que su corriente caiga por debajo del valor
mínimo de mantenimiento (IH), permitiendo que se restablezca la barrera de potencial en J2. Para la
conmutación del dispositivo no basta con aplicar una tensión negativa entre ánodo y cátodo. Dicha
tensión inversa acelera el proceso de desconexión por dislocar en los sentidos adecuados los
portadores en la estructura cristalina, pero ella sola no garantiza la desconexión.
4.- Curvas características.
En la figura se ha dibujado la curva característica típica de un tiristor (elemento unidireccional),
representándose la corriente IA en función de la diferencia de tensión ánodo-cátodo.
Cuando es nula la tensión V, lo es también la corriente IA. Al crecer la tensión V en sentido
directo — se la designará como VF, siendo F la inicial de "forward" (directo, en inglés) — se alcanza un
valor mínimo (Vd) que provoca el encendido; el tiristor se hace entonces conductor y cae la tensión
ánodo-cátodo mientras aumenta la corriente IA. Por lo mismo que hemos dicho de la tensión, a esta
corriente directa la llamaremos IF.
Si se polariza inversamente el tiristor, aplicándole
una tensión VR (donde R es la inicial de "reverse",
esto es, inverso en inglés) observaremos la
existencia de una débil corriente inversa de fuga
(esta corriente inversa recibirá el símbolo IR) hasta
que se alcanza un punto de tensión inversa máxima
que provoca la destrucción del elemento. El tiristor
es pues conductor sólo en el primer cuadrante. El
disparo ha sido provocado en este caso por
aumento de la tensión directa.
La aplicación de una corriente de mando en la
puerta desplaza, como veremos, hacia la derecha
el punto de disparo Vd.

9. 4.1.- Parámetros de la Curva característica.
La curva característica del tiristor puede pues dividirse en 6 regiones, de las que 4 están
situadas en el primer cuadrante. A continuación definiremos los símbolos principales relativos a
puntos notables de esta curva.
Debido a que la mayor parte de la bibliografía existente sobre tiristores procede de Estados
Unidos, se han conservado aquí las designaciones simbólicas del inglés. Las magnitudes directas
llevarán el índice F (de forward) y las inversas R (de reverse). El siguiente cuadro resume el significado
de las abreviaturas usadas:
CORRIENTE DIRECTA MEDIA
Se define así el valor medio de los valores instantáneos de corriente directa ánodo-cátodo en el
tiristor, para un intervalo dado de tiempo. Su símbolo es IF (AV).
CORRIENTE ACCIDENTAL DE PICO
Es el valor que puede alcanzar un pico de corriente ánodo-cátodo en forma accidental, esto es
transitoriamente y no de modo recurrente. Su símbolo es IFSM y define pues el valor máximo admisible
de las extracorrientes, en el curso de regímenes transitorios aleatorios. Normalmente se especifica para
½, 1, o 10 ciclos a una frecuencia dada,
CORRIENTE MÁXIMA DE PUERTA
La corriente máxima de puerta se simboliza IGFS, y es el valor máximo instantáneo que puede alcanzar
un pico de corriente en el electrodo de mando del tiristor. Este valor define también el valor máximo de la
corriente de mando en régimen de impulsos de muy corta duración.
TENSIÓN DIRECTA DE DISPARO
La tensión directa de disparo Vd (o también VBO) es la tensión directa por encima de la cual se
enciende el tiristor por disparo directo.
TENSIÓN INVERSA DE RUPTURA
La tensión inversa que produce la ruptura del elemento se designa como VRR.
TENSIÓN INVERSA REPETITIVA
La tensión inversa recurrente es VRWM. Se define así el valor máximo que puede tomar la amplitud de
la tensión inversa periódica aplicada entre el ánodo y cátodo del tiristor.
TENSIÓN INVERSA REPETITIVA DE PICO
La tensión inversa recurrente de pico es VRPM y es el valor máximo que pueden alcanzar las punías
recurrentes de tensión inversa. Este valor es numéricamente superior al valor máximo de tensión inversa
del tiristor (valor de pico máximo).
TENSIÓN INVERSA TRANSITORIA O ACCIDENTAL
La tensión inversa transitoria o accidental es VRSM. Este valor limita la tensión inversa cátodo-ánodo a la
que puede someterse el tiristor, durante un intervalo dado de tiempo.
TENSIÓN DIRECTA DE PICO EN BLOQUEO
La tensión directa de pico en estado de bloqueo es VDWM (o también VFDM). Su valor fija un límite a la
tensión máxima aplicable entre ánodo y cátodo del tiristor, con puerta flotante, sin riesgo de disparo. Esta
tensión es pues ligeramente inferior a la tensión de disparo en ausencia de señal de mando.
POTENCIA TOTAL DISIPADA
La potencia total disipada en el tiristor es Pav. En ella se consideran todas las corrientes: directa, media e
inversa (IFAV e IRR); de fuga, directa e "inversa (IFD e IR); de mando (IG); corriente capacitiva, etc. Su
valor permite calcular el radiador, si es que el tiristor precisa de uno.
POTENCIA MEDIA DISIPABLE DE PUERTA
La potencia media disipable de puerta es PGAV. Es el valor de la potencia disipada en la unión
puerta-cátodo.

10. POTENCIA DE PICO DE PUERTA
La potencia de pico de puerta es PGFS. Corresponde a la potencia máxima disipada en la unión
puerta-cátodo, en el caso de aplicarse una señal de disparo no continua. Su valor es superior al de PGAV
y su límite depende de las condiciones de encendido.
CORRIENTE DE ENGANCHE
La corriente de enganche IL es la corriente IA mínima que hace bascular el tiristor del estado de
bloqueo al de conducción. Su valor es por lo general de dos o tres veces la corriente de mantenimiento,
definida a continuación
TENSIÓN DE MANTENIMIENTO
Del mismo modo, se podría definir una tensión de mantenimiento VH que sería la tensión que,
aplicada al ánodo, permitiría el paso de la corriente In de mantenimiento
CORRIENTE DE PUERTA
La corriente de puerta se designa IG en una serie dada de tiristores. Teniendo en cuenta la dispersión de
las características, el valor máximo necesario para asegurar el encendido de cualquier elemento se designa
IGT
TENSIÓN DE ENCENDIDO
A esta corriente IGT le corresponde una tensión de encendido VGD (que en los dispositivos de uso
corriente se aproxima a 1 V)
TENSIÓN MÁXIMA EN LA PUERTA SIN DISPARO
Finalmente, la tensión máxima aplicable a la puerta sin provocar el disparo se simboliza por VGD. Esta
tensión se define a la temperatura máxima y es siempre muy inferior a la tensión de encendido (puede ser,
por ejemplo, de 0,3 V).
5.- Método de control.
Métodos de disparo de los tiristores.
• Por puerta.
• Por módulo de tensión. (V)
• Por gradiente de tensión (dV/dt)
• Disparo por radiación.
• Disparo por temperatura.
El modo usado normalmente es el disparo por puerta. Los disparos por módulo y gradiente de tensión
son modos no deseados, por lo que los evitaremos en la medida de lo posible.
Disparo por puerta.
Es el proceso utilizado normalmente para disparar un tiristor. Consiste en la aplicación en la puerta de un
impulso positivo de intensidad, entre los terminales de puerta y cátodo a la vez que mantenemos una
tensión positiva entre ánodo y cátodo.
Una vez disparado el dispositivo, perdemos el control del mismo por puerta. En estas condiciones, si
queremos bloquearlo, debemos hacer que VAK < VH y que IA < IH
Disparo por módulo de tensión.
Este método podemos desarrollarlo basándonos en la estructura de un transistor: si aumentamos la tensión
colector - emisor, alcanzamos un punto en el que la energía de los portadores asociados a la corriente de

11. fugas es suficiente para producir nuevos portadores en la unión de colector, que hacen que se produzca el
fenómeno de avalancha. N
Esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionada; sin embargo ocurre de
forma fortuita provocada por sobretensiones anormales en los equipos electrónicos.
Disparo por gradiente de tensión.
Si a un tiristor se le aplica un escalón de tensión positiva entre ánodo y cátodo con tiempo de subida muy
corto, los portadores sufren un desplazamiento para hacer frente a la tensión exterior aplicada. La unión de
control queda vacía de portadores mayoritarios; aparece una diferencia de potencial elevada, que se opone
a la tensión exterior creando un campo eléctrico que acelera fuertemente a los portadores minoritarios
produciendo una corriente de fugas.
Disparo por radiación.
La acción de la radiación electromagnética de una determinada longitud de onda provoca la elevación de la
corriente de fugas de la pastilla por encima del valor crítico, obligando al disparo del elemento.
Los tiristores fotosensibles (llamados LASCR o Light Activated SCR) son de pequeña potencia y se utilizan
como elementos de control todo - nada.
Disparo por temperatura.
El disparo por temperatura está asociado al aumento de pares electrón - huecos generados en las uniones
del semiconductor. Así, la suma (a 1+a 2) tiende rápidamente a la unidad al aumentar la temperatura. La
tensión de ruptura permanece constante hasta un cierto valor de la temperatura y disminuye al aumentar
ésta.
Condiciones necesarias para el control de un SCR.
Disparo.
- Polarización positiva ánodo - cátodo.
- La puerta debe recibir un pulso positivo (respecto a la polarización que en ese momento tengamos
en el cátodo) durante un tiempo suficiente como para que IA sea mayor que la intensidad de
enganche.
Corte.
- Anular la tensión que tenemos aplicada entre ánodo y cátodo.
- Incrementar la resistencia de carga hasta que la corriente de ánodo sea inferior a la corriente de
mantenimiento (IH), o forzar a que IA < IH.
Regulación de Potencia de Corriente Alterna por control de fase.
La forma más común de utilización de los SCR, o genéricamente de los tiristores, para
controlar la potencia entregada a una carga alimentada por CA es el control de fase.
En este modo de operación, el SCR se mantiene apagado durante una porción del semiciclo positivo
para luego llevarlo a conducción en el instante que el circuito de control satisfaga una condición
determinada. Una vez encendido, la totalidad de la tensión, menos la pequeña caída directa
sobre el tiristor, queda aplicada a la carga, circulando la corriente que ésta fije.

12. Esta corriente permanece circulando mientras su valor no sea inferior al de la corriente de
mantenimiento. Se incluyen a continuación las gráficas de la tensión de alimentación, tensión
ánodo cátodo y corriente en el siguiente circuito.
Figura 5.1
Con un valor nulo de inductancia y resistencia de 10 ohms se obtienen las siguientes
gráficas, para tensión de línea y disparo a los 45°.
Puede observarse como con el tiristor bloqueado su tensión ánodo cátodo sigue a la tensión de
alimentación hasta alcanzar los 45°, donde se lo dispara. A partir del disparo su caída directa
presenta el bajo valor propio de un tiristor en el estado de conducción. Al entrar en conducción a
partir del disparo a los 45°, la gráfica de la corriente reproduce la de la tensión de entrada,
anulándose al alcanzar los 180°. La corriente de ánodo toma un valor inferior al de la corriente de
mantenimiento y el tiristor se corta, recuperando su capacidad de bloqueo.
Asignando un valor de 10 mHy a la inductancia y manteniendo el valor de resistencia en 10 ohms,
las gráficas de tensión y corriente se modifican como se reproduce en la figura siguiente,
siempre para tensión de línea y disparo a los 45°.
En estas nuevas gráficas se observa que debido a la acción de la inductancia, en el intervalo de
conducción, la forma de corriente no reproduce más la forma de onda de la tensión de alimentación.
Presenta el característico inicio lento de una corriente inductiva, la que por tender a atrasar a la
tensión, se extingue pasados los 180°. Se atrasa en consecuencia el apagado del tiristor, el que se
produce cuando la tensión de alimentación ya es negativa. Puede observarse también, como la
tensión ánodo cátodo del tiristor sigue a la tensión de alimentación mientras se encuentra bloqueado,
a partir que la corriente se anula pasados los 180° hasta alcanzar los 45° del nuevo ciclo, donde se

13. lo dispara nuevamente. Durante todo el estado de conducción, a partir del disparo y hasta que la
corriente se anula, su caída es el típico bajo valor de la tensión tiristor en este estado.
Puede observarse también en las gráficas resultantes de la emulación del circuito de la Figura
5.1 con carga RL, las clásicas oscilaciones en la tensión ánodo cátodo en el instante de apagado.
Un circuito con un único tiristor permite controlar solo el semiciclo positivo. Para un control sobre
los dos semiciclos pueden utilizarse dos tiristores en configuración anti paralelo, con el ánodo de
uno de ellos conectado al cátodo del segundo y viceversa, tal como se indica en la figura 5.2.
Figura 5.2
Los dos SCR puede ser reemplazados por un Triac, miembro bidireccional de la familia de los
titistores, siempre que la aplicación se encuentre dentro del conjunto de valores de tensión y
corriente soportados por los Triacs.
6.- Clasificación.
Los tiristores se fabrican casi exclusivamente por difusión. La corriente del ánodo requiere de un tiempo finito
para propagarse por toda el área de la unión, desde el punto cercano a la compuerta cuando inicia la señal de
la compuerta para activar el tiristor. Para controlar el di/dt, el tiempo de activación y el tiempo de
desactivación, los fabricantes utilizan varias estructuras de compuerta.
Dependiendo de la construcción física y del comportamiento de activación y desactivación, en general los
tiristores pueden clasificarse en nueve categorías:
1. Tiristores de control de fase (SCR).
2. Tiristores de conmutación rápida (SCR).
3. Tiristores de desactivación por compuerta (GTO).
4. Tiristores de tríodo bidireccional (TRIAC).
5. Tiristores de conducción inversa (RTC).
6. Tiristores de inducción estática (SITH).
7. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)
8. Tiristores controlados por FET (FET-CTH)
9. Tiristores controlados por MOS (MCT)
Tiristores de control de fase o de conmutación rápida (SCR).
El miembro más importante de la familia de los tiristores es el tiristor de tres terminales, conocido también
como el rectificador controlado de silicio o SCR. Este dispositivo lo desarrolló la General Electric en 1958 y lo
denominó SCR. El nombre de tiristor lo adoptó posteriormente la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI).
En la figura siguiente se muestra el símbolo de un tiristor de tres terminales o SCR.

14. Tal como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador controlado o diodo. Su característica voltaje-
corriente, con la compuerta de entrada en circuito abierto, es la misma que la del diodo PNPN.
Lo que hace al SCR especialmente útil para el control de motores en sus aplicaciones es que el voltaje de
ruptura o de encendido puede ajustarse por medio de una corriente que fluye hacia su compuerta de entrada.
Cuanto mayor sea la corriente de la compuerta, tanto menor se vuelve VBO. Si se escoge un SCR de tal
manera que su voltaje de ruptura, sin señal de compuerta, sea mayor que el mayor voltaje en el circuito,
entonces, solamente puede activarse mediante la aplicación de una corriente a la compuerta. Una vez
activado, el dispositivo permanece así hasta que su corriente caiga por debajo de IH.
Símbolo del SCR.
Los tiristores de tres terminales o SCR son, sin lugar a dudas, los dispositivos de uso más común en los
circuitos de control de potencia. Se utilizan ampliamente para cambiar o rectificar aplicaciones y actualmente
se encuentran en clasificaciones que van desde unos pocos amperios hasta un máximo de 3,000 A.
Tiristores de desactivación por compuerta (GTO).
Entre las mejoras más recientes que se le han hecho al tiristor está el apagado por compuerta (GTO). Un
tiristor GTO es un SCR que puede apagarse por una pulsación suficientemente grande en su compuerta
de entrada, aun si la corriente iD excede IH. Aunque los tiristores GTO se han venido usando desde 1960,
solamente se volvieron prácticos para las aplicaciones de control de motores, al final de los años setenta.
Estos dispositivos se han vuelto más y más comunes en las unidades de control de motores, puesto que
ellos eliminaron la necesidad de componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc.
Símbolo del GTO.
Tiristores de tríodo bidireccional (TRIAC).
Es un dispositivo que se comporta como dos SCR conectados en contraposición, con una compuerta de
paso común; puede ir en cualquier dirección desde el momento en que el voltaje de ruptura se sobrepasa.
El símbolo del TRIAC se ilustra en la figura siguiente. El voltaje de ruptura en un TRIAC disminuye si se
aumenta la corriente de compuerta, en la misma forma que lo hace en un SCR, con la diferencia que un
TRIAC responde tanto a los impulsos positivos como a los negativos de su compuerta. Una vez encendido,
un TRIAC permanece así hasta que su corriente cae por debajo de IH.
Símbolo del TRIAC.
Tiristores de conducción inversa (RTC).
En muchos circuitos pulsadores e inversores, se conecta un diodo anti paralelo a través de un SCR, con la
finalidad de permitir un flujo de corriente inversa debido a una carga inductiva, y para mejorar el requisito
de desactivación de un circuito de conmutación. El diodo fija el voltaje de bloqueo inverso del SCR a 1 ó 2v
por debajo de las condiciones de régimen permanente. Sin embargo, bajo condiciones transitorias, el

15. voltaje inverso puede elevarse hasta 30v debido al voltaje inducido en la inductancia dispersa del circuito
dentro del dispositivo.
Un RCT es un intercambio entre características del dispositivo y requisitos del circuito; puede considerarse
como un tiristor con un diodo anti paralelo incorporado, tal y como se muestra en la figura siguiente. Un
RCT se conoce también como tiristor asimétrico (ASCR). El voltaje de bloqueo directo varía de 400 a
2000v y la especificación de corriente llega hasta 500 A. El voltaje de bloqueo inverso es típicamente 30 a
40v. Dado que para un dispositivo determinado está preestablecida la relación entre la corriente directa a
través de un tiristor y la corriente inversa del diodo, sus aplicaciones se limitarán a diseños de circuitos
específicos.
Tiristor de conducción inversa.
Tiristores de inducción estática (SITH).
Por lo general, un SITH es activado al aplicársele un voltaje positivo de compuerta, como los tiristores
normales, y desactivado al aplicársele un voltaje negativo a su compuerta. Un SITH es un dispositivo de
portadores minoritarios. Como consecuencia, el SITH tiene una baja resistencia en estado activo así como
una baja caída de potencial, y se puede fabricar con especificaciones de voltaje y corriente más altas.
Un SITH tiene velocidades de conmutación muy rápidas y capacidades altas de dv/dt y di/dt. El tiempo de
conmutación es del orden de 1 a 6m s. La especificación de voltaje puede alcanzar hasta 2500v y la de
corriente está limitada a 500 A. Este dispositivo es extremadamente sensible a su proceso de fabricación,
por lo que pequeñas variaciones en el proceso de manufactura pueden producir cambios de importancia
en sus características.
Rectificadores controlados de silicio activados por luz (LASCR).
Este dispositivo se activa mediante radiación directa sobre el disco de silicio provocado con luz. Los pares
electrón-hueco que se crean debido a la radiación producen la corriente de disparo bajo la influencia de un
campo eléctrico. La estructura de compuerta se diseña a fin de proporcionar la suficiente sensibilidad para
el disparo, a partir de fuentes luminosas prácticas (por ejemplo, LED y para cumplir con altas capacidades
de di/dt y dv/dt).
Los LASRC se utilizan en aplicaciones de alto voltaje y corriente [por ejemplo, transmisión de cd de alto
voltaje (HVDC) y compensación de potencia reactiva estática o de volt-amperes reactivos (VAR)]. Un
LASCR ofrece total aislamiento eléctrico entre la fuente de disparo luminoso y el dispositivo de
conmutación de un convertidor de potencia, que flota a un potencial tan alto como unos cuantos cientos de
kilovoltios. La especificación de voltaje de un LASCR puede llegar tan alto como 4 kv a 1500 A, con una
potencia de disparo luminoso de menos de 100mw. El di/dt típico es 250 A/m s y el dv/dt puede ser tan alto
como 2000v/m s.
Tiristores controlados por FET (FET-CTH).
Un dispositivo FET-CTH combina un MOSFET y un tiristor en paralelo, tal y como se muestra en la figura
siguiente. Si a la compuerta del MOSFET se le aplica un voltaje suficiente, típicamente 3v, se genera
internamente una corriente de disparo para el tiristor. Tiene una alta velocidad de conmutación, un di/dt
alto y un dv/dt alto.

16. Estructura FET-CTH.
Tiristores controlados por MOS (MCT).
Un tiristor controlado por MOS (MCT) combina las características de un tiristor regenerativo de cuatro
capas y una estructura de compuerta MOS. El circuito equivalente se muestra en la figura siguiente (b) y el
símbolo correspondiente en la (a). La estructura NPNP se puede representar por un transistor NPN Q1 y
con un transistor Q2. La estructura de compuerta MOS se puede representar por un MOSFET de canal p
M1 y un MOSFET de canal n M2.
Estructura MCT.

17. 7.- Presentación comercial.
Parámetros para la elección de un tiristor:
Los parámetros fundamentales para la elección de un tiristor son:
• Tensión de ruptura.
• Corriente máxima.
• Velocidad de conmutación.

18. Comparación de prestaciones entre los diferentes dispositivos de electrónica de
potencia.
A continuación se presenta una tabla con las prestaciones de los dispositivos de potencia más utilizados,
haciendo especial hincapié en los límites de tensión, corriente y frecuencia de trabajo.
Tabla de prestaciones:
DISPOSITIVO TENSIÓN CORRIENTE FRECUENCIA
DIODOS <10kV <5000A <10MHz
TIRISTORES <6000V <5000A <500Hz
GTOs <6000V <3000A <500Hz
TRIACs <1000V <25A <500Hz
MOSFETs <1000V <100A <1MHz
BJTs <1200V <700A <25kHz
IGBTs <2000V <500A <75kHz
Regiones de Utilización:
En función de las características de cada dispositivo, se suele trabajar en distintas zonas, parametrizadas
por la tensión, la corriente y la frecuencia de trabajo. Una clasificación cualitativa se presenta en la
siguiente figura:

19. DISPOSITIVO POTENCIA FRECUENCIA
TIRISTORES Alta Baja
GTOs Alta Baja
TRIACs Baja Baja
MOSFETs Baja Alta
BJTs Media Media
IGBTs Media-Alta Media
Por otro lado, la figura 2.28 muestra un gráfico que compara las capacidades de tensión, corriente y
frecuencia de los componentes controlables.
Por último la figura 2.29 muestra algunas posibles aplicaciones de los distintos dispositivos
de electrónica de potencia.

21. 8.- Utilización en procesos tecnológicos.
Las aplicaciones de los tiristores se extienden 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. 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. 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.
Algunas aplicaciones típicas 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 relees, 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 doméstico 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 semiperiodos positivos y negativos.

22. TIRISTOR 2016
El ángulo de conducción se controla a través de la resistencia variable R1; contra más 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.
Figura 183. Regulador de luz
Un 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 entre φ=0° a 170° en
cada semiperiodo.

23. TIRISTOR 2016
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).
Figura 185. Control de velocidad de motores. a) Motor universal b) motor de magneto-permanente.
Control de calor con sensor de temperatura.
Figura 186. Circuito de control de calor.

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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). El circuito de disparo se realiza a través
de un UJT que introduce un ángulo de conducción de los TRIAC que va a depender de la temperatura de
la habitación medida a través de una resistencia térmica (termistor) RT cuyo valor es de 2 kΩ a 25 °C; el
rectificador de puente de diodos y el diodo zener 1N5250A alimentan a este circuito de disparo. R2se
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 está 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.

25. TIRISTOR 2016
Contenido
1.- Características constructivas y/o de estructura...........................................................................................................................3
2.- Principio de operación y/o construcción.........................................................................................................................................5
¿Cómo puede encenderse un tiristor? ................................................................................................................................................6
3.- Circuito eléctrico........................................................................................................................................................................................7
4.- Curvas características. .............................................................................................................................................................................8
5.- Método de control................................................................................................................................................................................... 10
Métodos de disparo de los tiristores................................................................................................................................................ 10
Disparo por puerta.............................................................................................................................................................................. 10
Disparo por módulo de tensión. .................................................................................................................................................... 10
Disparo por gradiente de tensión. ................................................................................................................................................ 11
Disparo por radiación........................................................................................................................................................................ 11
Disparo por temperatura.................................................................................................................................................................. 11
Condiciones necesarias para el control de un SCR..................................................................................................................... 11
Disparo..................................................................................................................................................................................................... 11
Corte.......................................................................................................................................................................................................... 11
Regulación de Potencia de Corriente Alterna por control de fase. ...................................................................................... 11
6.- Clasificación............................................................................................................................................................................................... 13
Tiristores de control de fase o de conmutación rápida (SCR). .............................................................................................. 13
Tiristores de desactivación por compuerta (GTO)..................................................................................................................... 14
Tiristores de tríodo bidireccional (TRIAC).................................................................................................................................... 14
Tiristores de conducción inversa (RTC). ........................................................................................................................................ 14
Tiristores de inducción estática (SITH). ......................................................................................................................................... 15
Rectificadores controlados de silicio activados por luz (LASCR)......................................................................................... 15
Tiristores controlados por FET (FET-CTH)................................................................................................................................... 15
Tiristores controlados por MOS (MCT)........................................................................................................................................... 16
7.- Presentación comercial. ....................................................................................................................................................................... 17
Parámetros para la elección de un tiristor: ................................................................................................................................... 17
Comparación de prestaciones entre los diferentes dispositivos de electrónica de potencia............................ 18

26. TIRISTOR 2016
Tabla de prestaciones:....................................................................................................................................................................... 18
8.- Utilización en procesos tecnológicos.............................................................................................................................................. 21
Algunas aplicaciones típicas de los tiristores. .............................................................................................................................. 21
Regulación de luz................................................................................................................................................................................. 21
Control de velocidad de motores. ................................................................................................................................................. 23
Control de calor con sensor de temperatura............................................................................................................................ 23