Este documento describe las propiedades y aplicaciones de los tiristores. Explica que los tiristores son dispositivos semiconductores de cuatro capas que pueden conmutar entre un estado de alta impedancia y baja impedancia. Se utilizan ampliamente en circuitos de potencia para controlar voltaje, corriente y potencia. Algunas aplicaciones comunes incluyen control de motores, calefacción, iluminación y equipos electrónicos.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL
LABORATORIO DE ELECTRONICA INDUSTRIAL
ENSAYO
TIRISTOR (APLICACIÓN, PROPIEDADES, CARACTERISTICAS)
INTEGRANTE
FERNANDEZ A. DANNIER JOSE
17.491.354
ELECTRONICA INDUSTRIAL
ING. EMILIO ESCALANTE
SAN CRISTOBAL, JUNIO 2014

2. TIRISTOR
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos
semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los
circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables,
pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas
aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores
ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y
limitaciones. Existen gran variedad de trisistores, pero todos ellos tienen ciertas
propiedades en común: son dispositivos solido que se disparan bajo ciertas
condiciones pasando en un estado de alta impedancia a uno de baja, estado que
mantiene mientras que la corriente y la tensión sean superiores a un valor mínimo
denominado niveles de mantenimiento.
Estructuralmente, todos los trisistores consisten en varias capas alternas de
silicio dopado con impurezas p y n.
El disparo de un tiristor se realiza inyectado corrientes en esas uniones de
forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo
mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se
verifique unos requerimientos mínimos de tensión y corriente.
Estas características hacen que los tiristores sean mucho más útiles que los
conmutadores mecánicos, en términos de flexibilidad, duración y velocidad. Estos
dispositivos se utilizan en control de potencia, convertidas en DC-DC o AC o AC-
DC o AC- AC, motores, luz incandescente etc.
El dispositivo cumple varias misiones que podemos clasificar un poco
arbitrariamente como sigue:

3. -Rectificación: Consiste en usar la propiedad de funcionamiento unidireccional
del dispositivo, el cual realiza entonces la misma función de un diodo.
-Interrupción de corriente: Usado como interruptor, el tiristor puede reemplazar a
los contactores mecánicos.
-Regulación: La posibilidad de ajustar el momento preciso del encendido permite
emplear el tiristor para gobernar la potencia o la corriente media de salida.
-Amplificación: Puesto que la corriente de mando puede ser muy débil en
comparación con la corriente principal, se produce un fenómeno de amplificación
en corriente o en potencia. En ciertas aplicaciones esta "ganancia" puede ser de
utilidad.
CARACTERISTICAS DE TIRISTOR
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura
PNPN con tres uniones PN tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta. La
fig. 1 muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones PN. Los
tiristores se fabrican por difusión.
Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las
uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tiene polarización
inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice
entonces que el tiristor está en condición de bloqueo directo o en estado
desactivado llamándose a la corriente fuga corriente de estado inactivo ID. Si el
voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la
unión J2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura
por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO.
Dado que las uniones J1 y J3 ya tienen polarización directa, habrá un movimiento
libre de portadores a través de las tres uniones que provocará una gran corriente

4. directa del ánodo. Se dice entonces que el dispositivo está en estado de
conducción o activado.
Símbolo del tiristor y tres uniones PN
La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las cuatro capas y será
pequeña, por lo común 1v. En el estado activo, la corriente del ánodo debe ser
mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la
cantidad requerida de flujo de portadores a través de la unión; de lo contrario, al
reducirse el voltaje del ánodo al cátodo, el dispositivo regresará a la condición de
bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínima requerida
para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que
ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta.
Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en
conducción y ya no hay control sobre el dispositivo. El tiristor seguirá conduciendo,
porque en la unión J2 no existe una capa de agotamiento de vida a movimientos
libres de portadores. Sin embargo si se reduce la corriente directa del ánodo por
debajo de un nivel conocido como corriente de mantenimiento IH, se genera una
región de agotamiento alrededor de la unión J2 debido al número reducido de
portadores; el tiristor estará entonces en estado de bloqueo. La corriente de
mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la corriente de
enganche, IL. Esto significa que IL>IH. La corriente de mantenimiento IH es la
corriente del ánodo mínima para mantener el tiristor en estado de régimen
permanente. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de
enganche.
Cuando el voltaje del cátodo es positivo con respecto al del ánodo, la unión
J2 tiene polarización directa, pero las unioneJ1 y J3 tienen polarización inversa.
Esto es similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a través
de ellos. El tiristor estará en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga
inversa, conocida como corriente de fuga inversa IR, fluirá a través del dispositivo.
Como también entre sus características del tiristor encontramos:

5. Características estática del tiristor
En la siguiente figura se muestra la curva estática del tiristor. En dirección
inversa se comporta como un diodo, bloqueando la tensión hasta que se alcanza
la tensión inversa VRWM, que es cuando tiene lugar la ruptura por avalancha. En
la dirección directa el tiristor también bloquea la tensión hasta que llega a la
ruptura de conducción en VBO. El tiristor estará conduciendo mientras la corriente
a su través sea mayor que un valor llamado corriente de enclavamiento o de
enganche, IBO, definida como la corriente de ánodo mínima que hace bascular al
tiristor del estado de bloqueo al estado de conducción. Después, sus
características son similares a las de un diodo, permaneciendo el componente en
conducción mientras la corriente de ánodo a cátodo no caiga por debajo de un
valor denominado corriente de mantenimiento IH
Por lo tanto, dentro de las características estáticas del tiristor, y
dependiendo de la tensión que se aplique entre ánodo y cátodo, podemos
distinguir tres zonas que dan lugar a los dos estados estables que posee: bloqueo
y conducción (cebado).
1. Vak < 0 (zona de bloqueo inverso). Dicha condición corresponde al estado de
no conducción en inversa, comportándose como un diodo.
2. Vak > 0 sin disparo (zona de bloqueo directo). El tiristor se comporta como un
circuito abierto hasta alcanzar la tensión de ruptura directa.
3. Vak > 0 con disparo (zona de conducción). Se comportará como un
cortocircuito, si una vez ha ocurrido el disparo, por el SCR circula una corriente
superior a la corriente de enclavamiento. Una vez en conducción, se mantendrá si
el valor de la corriente ánodo cátodo es superior a la corriente de mantenimiento.

6. Características dinámicas del tiristor
La característica de conmutación de un tiristor determina sus pérdidas de
conmutación y su frecuencia máxima de funcionamiento, de la misma forma que
se hizo para el transistor. En particular, para el caso del tiristor las curvas de
conexión y desconexión presentan el siguiente comportamiento:
Transitorio a conexión
La forma de la curva de conexión es muy similar a la del transistor de
potencia, donde la corriente a través del componente aumenta según disminuye la
tensión ánodo-cátodo. El tiempo para alcanzar una conducción del 10%, medido
desde la aplicación de la excitación de puerta se denomina tiempo de retraso o
retardo (td), y aquel entre el 10% y el 90% es el tiempo de subida (tr). La suma del
tiempo de retardo y el tiempo de subida es el tiempo de conexión del tiristor o
tiempo de encendido (ton= td+ tr). El tiempo de conexión se reduce si el pulso de
puerta que se utiliza es de subida abrupta y la potencia de excitación se
incrementa.
Transitorio a corte
Si el circuito externo fuerza una reducción muy brusca de la intensidad del
ánodo e intenta la conducción en sentido inverso, los portadores de las uniones no
pueden reajustarse, por tanto hay un tiempo de retraso por almacenamiento donde
se comporta como un cortocircuito conduciendo en sentido contrario al estar
polarizado positivamente, produciendo un pico de corriente IRR El tiempo entre el

7. inicio de la corriente de recuperación inversa y cuando ha caído por debajo del
25% de su valor se denomina tiempo de recuperación inversa trr Cuando ha
disminuido la concentración, la puerta recupera su capacidad de gobierno,
pudiendo aplicar tensión directa sin riesgo de cebado.
APLICACION DE LOS TIRISTOR
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 relés, 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.
Normalmente son usados en diseños donde hay corrientes o voltajes muy
grandes.
También son comúnmente usados para controlar corriente alterna donde el
cambio de polaridad de la corriente revierte en la conexión o desconexión del
dispositivo.
Los tiristores pueden ser usados también como elementos de control en
controladores accionados por ángulos de fase, esto es una modulación por ancho
de pulsos para limitar el voltaje en corriente alterna.
En circuitos digitales también se pueden encontrar tiristores como fuente de
energía o potencial, de forma que pueden ser usados como interruptores
automáticos magneto-térmicos, es decir, pueden interrumpir un circuito eléctrico,
abriéndolo, cuando la intensidad que circula por él se excede de un determinado
valor. De esta forma se interrumpe la corriente de entrada para evitar que los
componentes en la dirección del flujo de corriente queden dañados.
El tiristor también se puede usar en conjunto con un diodo
Zener enganchado a su puerta, de forma que cuando el voltaje de energía de la
fuente supera el voltaje zener, el tiristor conduce, acortando el voltaje de entrada
proveniente de la fuente a tierra, fundiendo un fusible.
La primera aplicación a gran escala de los tiristores fue para controlar la
tensión de entrada proveniente de una fuente de tensión, como un enchufe, por
ejemplo. A comienzo de los ’70 se usaron los tiristores para estabilizar el flujo de
tensión de entrada de los receptores de televisión en color.
Se suelen usar para controlar la rectificación en corriente alterna, es decir,
para transformar esta corriente alterna en corriente continua (siendo en este punto
los tiristores onduladores o inversores), para la realización de conmutaciones de
baja potencia en circuitos electrónicos

8. Otras aplicaciones comerciales son en:
Electrodomésticos (iluminación, calentadores, control de temperatura,
activación de alarmas, velocidad de ventiladores).
Herramientas eléctricas (para acciones controladas tales como velocidad de
motores, cargadores de baterías).
Equipos para exteriores (aspersores de agua, encendido de motores de
gas, pantallas electrónicas.
PROPIEDADES DEL TIRISTOR