Este documento describe diferentes tipos de transistores, incluyendo transistores de unión (JFET), transistores de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET), y transistores insulados de puerta bipolares (IGBT). Explica las características clave de cada tipo de transistor, como sus terminales, mecanismos de conducción, y aplicaciones comunes. También proporciona detalles sobre cómo los transistores MOSFET y JFET funcionan a nivel básico.

1. Tipos de transistores
Existen varios tipos que dependen de su proceso de construcción y de las
aplicaciones a las que se destinan
Simbología:

2. NOMENCLATURA UTILIZADA
− VS = Tensión de disparo.
− VH = Tensión de mantenimiento.
− VR = Tensión inversa.
− V0 = Tensión de pico de los impulsos.
− IH = Corriente de mantenimiento.
− IS = Corriente en el momento del disparo.
-SUS= Silicon Unilateral Switch
-SBS = Silicon Bilateral Switch
- UJT =Uni-Juntion Transistor
-VBB : Tensión interbase.
− rBB : Resistencia interbase ⇒
− VE : Tensión de emisor.
− IE : Intensidad de emisor.
− VB2 : Tensión en B2, (de 5 a 30 V para el UJT polarizado).
− VP : Tensión de disparo⇒
− IP : Intensidad de pico (de 20 a 30 μA.).
− VV : Tensión de valle de emisor
− IV : Intensidad valle del emisor.
− VD : Tensión directa de saturación del diodo emisor (de 0,5 y 0,7 V).
− μ : Relación intrínseca (de 0,5 a 0,8)

3. -PUT =Programable Uni-Juntion Transistor
-IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor

4. El transistor de efecto campo ield-Effect Transistor o FET, en inglés)
Los FET, como todos los transistores, se puede plantear como resistencias
controladas por voltaje.
La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de
semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora
como la región activa o canal.
La región activa de los TFTs (thin-film transistores, o transistores de película fina), por
otra parte, es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente
vidrio, puesto que la principal aplicación de los TFTs es como pantallas de cristal
líquido o LCDs).

5. Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field
Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-
Semiconductor FET).
Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source).
La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campo
se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la
puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.
DIFERENCIA CON LOS BJT
El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT.
•En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde la
corriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circula
por las otras terminales, no siempre puede ser despreciada.
• Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay
que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o
FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una
tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no
conducción, respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS son usados
extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los
circuitos integrados o chips digitales.

6. El JFET
Un JFET reúne las características más interesantes de las válvulas
electrónicas, con las grandes ventajas de los componentes semiconductores.
Según su composición, existen dos tipos de transistores JFET, los JFET de canal N y
los de canal P.
Este componente está formado por una delgada capa de material semiconductor
tipo N denominado canal. A los lados de ésta aparecen dos regiones de material
semiconductor tipo P. En cada uno de los extremos del canal se sitúa un terminal.
Así, tenemos un terminal de fuente o surtidor (del inglés source) y otro de
sumidero o drenador (drain). Las dos regiones P se interconectan entre sí, y hacia
el exterior, constituyendo el terminal de puerta o graduador (gate).
Ejemplo, en un JFET de canal N, lo portadores son los electrones.

7. Curvas características de drenador de un JFET
En estas curvas se puede observar que la corriente de drenaje ( ID ) se hace más
pequeña a medida que aumenta la tensión negativa aplicada entre la puerta y el
surtidor ( VGS ).
Al igual que ocurría con los transistores bipolares, en estas curvas se pueden apreciar
las zonas de operación: región ómhmica, región de corte y región de saturación.
1.- ZONA ÓHMICA o LINEAL: En esta zona el transistor se comporta como una
resistencia variable ndependiente del valor de VGS
2.-ZONA DE SATURACIÓN: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comporta
como una fuente de corriente gobernada por VGS
3.- ZONA DE CORTE: La intensidad de DRAIN es nula (ID=0).

8. A diferencia del transistor BJT, los terminales DRAIN y SOURCE del JFET pueden
intercambiarse sin que se altere apreciablemente la característica V-I (se trata de un
dispositivo simétrico).
La operación de un JFET de CANAL P es complementaria a la de un JFET de CANAL
N, lo que significa que todos los voltajes y corrientes son en sentido contrario
Aplicaciones
El JFET posee varias aplicaciones, como son: interruptores
analógicos, multiplexores, control automático de ganancia "CAG" en receptores de
radio, amplificadores de pequeña señal en receptores de radio y TV, troceadores o
choppers, etc.

9. Ejemplo de interruptor analógico con un JFET.
Si al circuito se le aplica una tensión VGS=0, el transistor entrará en saturación y se
comportará como un interruptor cerrado. Por otro lado, si la tensión aplicada es
VGS=VGS(apag), el transistor se pondrá en corte y actuará como un interruptor
abierto.
Cuando se utiliza un JFET como interruptor, se le hace trabajar únicamente en dos
estados, corte y saturación.

10. Tipo de transistores de efecto campo
El canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P.
El drenador y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso de
FETs de modo mejorado, o dopados de manera similar al canal en el caso de FETs en
modo agotamiento. Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por el
método de aislamiento entre el canal y la puerta. Los tipos de FETs son: Podemos
clasificar los transistores de efecto campo según el método de aislamiento entre el canal
y la puerta:
· El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) usa un aislante
(normalmente SiO2).
· El JFET (Junction Field-Effect Transistor) usa una unión p-n
· El MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) substituye la unión PN del
JFET con una barrera Schottky.
· En el HEMT (High Electron Mobility Transistor), también denominado HFET
(heterostructure FET), la banda de material dopada con "huecos" forma el aislante
entre la puerta el cuerpo del transistor.
· Los MODFET (Modulation-Doped Field Effect Transistor)
· Los IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) es un dispositivo para control de potencia.
Son comunmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200
a 3000V. Aún así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más utilizados en el
rango de tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V.

11. · Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra
rápida del transistor.
· Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando una
puerta fabricada de moléculas de ADN de una cadena para detectar cadenas de ADN
iguales
Características
· Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100M).
· No tiene un voltaje de unión cuando se utiliza Conmutador (Interruptor).
· Hasta cierto punto inmune a la radiación.
· Es menos ruidoso.
· Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.
Precauciones:
Con los transistores FET hay que tener cuidados especiales, pues algunas referencias se
dañan con solo tocar sus terminales desconentadas (Estática).

12. MOSFET significa "FET de Metal Oxido Semiconductor" o FET de compuerta
aislada, es un arreglo de cientos de transistores integrados en un sustrato de silicio.
Es un dispositivo controlado por tensión, extremadamente veloz en virtud a la
pequeña corriente necesaria para estrangular o liberar el canal. Por esta facultad se
los usa ampliamente en conmutación. Su velocidad permite diseñar etapas con
grandes anchos de banda minimizando, así, lo que se denomina distorsión por
fase.
La característica constructiva común a todos los tipos de transistor MOS es que el
terminal de puerta (G) está formado por una estructura de tipo
Metal/Óxido/Semiconductor. El óxido es aislante, con lo que la corriente de puerta
es prácticamente nula, mucho menor que en los JFET. Por ello, los MOS se emplean
para tratar señales de muy baja potencia.
Tiene una versión NPN y otra PNP. El NPN es llamado MOSFET de canal N y el PNP
es llamado MOSFET de canal P, En el MOSFET de canal N la parte "N" está
conectado a la fuente (source) y al drenaje (drain)
En el MOSFET de canal P la parte "P" está conectado a la fuente (source) y al
drenaje (drain):

13. PRINCIPIO DE OPERACION
Tanto en el MOSFET de canal N o el de canal P, cuando no se aplica tensión en la
compuerta no hay flujo de corriente entre en drenaje (Drain) y la fuente (Source)
Para que circule corriente en un MOSFET de canal N una tensión positiva se debe
aplicar en la compuerta. Así los electrones del canal N de la fuente (source) y el
drenaje (Drain) son atraídos a la compuerta (Gate) y pasan por el canal P entre
ellos. La amplitud o anchura de este puente (y la cantidad de corriente) depende o
es controlada por la tensión aplicada a la compuerta.
En el caso del MOSFET de canal P, se da una situación similar. Cuando se aplica una
tensión negativa en la compuerta, los huecos (ausencia de electrones) del canal P
del drenaje y de la fuente son atraídos hacia la compuerta y pasan a través del
canal N que hay entre ellos, creando un puente entre drenaje y fuente. La amplitud
o anchura del puente (y la cantidad de corriente) depende de la tensión aplicada a
la compuerta.

14. MOSFET de empobrecimiento
Para que un transistor de efecto de campo funcione no es necesario suministrar
corriente al terminal de puerta o graduador. Teniendo en cuenta esto, se puede aislar
totalmente la estructura de la puerta de la del canal. Con esta disposición se consigue
eliminar prácticamente la corriente de fuga que aparecía en dicho terminal en los
transistores JFET. En la siguiente figura se puede apreciar la estructura de un MOSFET
de canal N

15. Este componente, puede funcionar tanto en la forma de empobrecimiento
como de enriquecimiento.
La forma de trabajo de empobrecimiento se explica debido a que los
electrones de la fuente pueden circular desde el surtidor hacia el drenador a
través del canal estrecho de material semiconductor tipo N.
Cuanto mayor sea la diferencia de potencial VDD aplicada por la fuente, mayor
será esta corriente.
Debido a que la puerta está aislada del canal, se puede aplicar una tensión
positiva de polarización al mismo. De esta manera, se consigue hacer trabajar
al MOSFET en enriquecimiento. Efectivamente, la tensión positiva del
graduador provoca un aumento o enriquecimiento de electrones libres o
portadores en el canal, de tal forma que, al aumentar la tensión positiva
VGG, aumenta también la corriente de drenador.

16. Curvas de un MOSFET
Se puede observar en las curvas características, este transistor sólo conduce
cuando son aplicadas tensiones positivas al drenador, por lo que normalmente
estará en no conducción o apagado.

17. APLICACION
El MOSFET es frecuentemente usado como amplificador de potencia ya que ofrecen
dos ventajas sobre los MESFET’s y los JFET’s.
En la región activa de un MOSFET en modo de enriquecimiento, la capacitancia de
entrada y la trasconductancia es casi independiente del voltaje de la compuerta y la
capacitancia de salida es independiente del voltaje del drenador. Este puede proveer
una potencia de amplificación muy lineal.
El rango de voltaje activo de la compuerta puede ser mayor porque los MOSFET’s de
canal n en modo de vaciamiento pueden operar desde la región de modo de
vaciamiento (-Vg) a la región de modo de enriquecimiento (+Vg).
Capacitancia
Dos capacitancias son importantes en un conmutador de encendido-apagado con
MOSFET. Éstas son Cgs entre Gate y la fuente y Cgd entre Gate y drenaje. Cada valor
de capacitancia es una función no lineal del voltaje. El valor para Cgs tiene solamente
una variación pequeña, pero en Cgd, cuando uDG haya pasado a través de cero, es
muy significativa.

18. Encendido
En la mayoría de los circuitos con MOSFET, el objetivo es encenderlo tan rápido como
sea posible para minimizar las pérdidas por conmutación. Para lograrlo, el circuito
manejador del gatillo debe ser capaz de alimentar la suficiente corriente para
incrementar rápidamente el voltaje de gatillo al valor requerido.
Apagado
Para apagar el MOSFET, el voltaje gate-fuente debe reducirse en acción inversa como
fue hecho para encenderlo. La secuencia particular de la corriente y el voltaje depende
de los arreglos del circuito externo.
Área segura de operación
El área segura de operación de el MOSFET está limitada por tres variables que forman
los límites de una operación aceptable. Estos límites son:
1. Corriente máxima pulsante de drenaje
2. Voltaje máximo drenaje-fuente
3. Temperatura máxima de unión.
Pérdidas del MOSFET
Las pérdidas de potencia del MOSFET son un factor tomado en cuenta para la selección
de un dispositivo de conmutación. La elección no es sencilla, pues no puede decirse
que el MOSFET tenga menores o mayores pérdidas que un BJT en un valor específico
de corriente. Las pérdidas por conmutación en el encendido y apagado juegan un
papel más importante en la selección. La frecuencia de conmutación es también muy
importante.

19. TRANSISTOR POTENCIA UJT
El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo
con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de
disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN
Físicamente el UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones
eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor
de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N.
En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así
una unión PN.
Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el
Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula:
Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1

20. Donde:
- n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante)
- VB2B1 = Voltaje entre las dos bases
La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7
dependiendo del dispositivo y la temperatura.
Dos ejemplos
1.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1.
Cuál es el voltaje de disparo aproximado?
Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios
2.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1.
Cuál es el voltaje de disparo aproximado?
Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.
Dato adicional que nos da el fabricante es la corriente necesaria que debe haber
entre E y B1 para que el UJT se dispare = Ip.
- Es importante hacer notar que también se ha construido el UJT donde la barra es de
material tipo P (muy poco). Se le conoce como el CUJT o UJT complementario. Se
comporta de igual forma, pero con las polaridades de las tensiones al revés.

21. TRANSISTOR MONOUNION UJT El transistor monounión (UJT) se utiliza generalmente
para generar señales de disparo en los SCR.
Este transistor esta formado por una resistencia de silicio (de 4 a 9 KΩ) tipo N
con tres terminales, dos bases, B1 y B2, y un emisor (unión NP).
Entre B1(base1) y B2(base2) la mono unión tiene las características de una resistencia
ordinaria (la resistencia entre bases RBB teniendo valores en el rango de 4.7 y 9.1 K).
Cuando se aplica el voltaje de alimentación Vs en cd, se carga el capacitor C a través de
la resistencia R, dado que el circuito emisor del UJT está en estado abierto.
La constante de tiempo del circuito de carga es T1=RC. Cuando el voltaje del emisor
VE, el mismo que el voltaje del capacitor llega a un valor pico Vp, se activa el UJT y el
capacitor se descarga a través de RB1 a una velocidad determinada por la constante de
tiempo T2=RB1C. T2 es mucho menor que T1. Cuando el voltaje del emisor VE se
reduce al punto del valle Vv, el emisor deja de conducir, se desactiva el UJT y se repite
el ciclo de carga.
El voltaje de disparo VB1 debe diseñarse lo suficientemente grande como para activar
el SCR. El periodo de oscilación, T, es totalmente independiente del voltaje de
alimentación Vs y está dado por:
T = 1/f = RC ln 1/1-n
Circuito Equivalente del UJT

22. La curva visualiza el comportamiento del diodo emisor

23. Región de Corte.-Tensión de emisor es baja
Se verifica que VE<VP e IE<IP
La tensión de pico vienen definida por la siguiente ecuación
Donde la VF varía entre 0.35 y 0.7V
Para el 2N2646 el valor típico es 250 , 0.49V. En esta región se comporta como un
elemento resistivo lineal entre las dos bases de valor RBB.
Región de Resistencia Negativa
LA corriente de emisor está comprometida entre la corriente de pico y de valle
IP<IE<IV
Región de Saturación
Es similar a la zona activa de un tiristor con una corrientes y tensiones de
mantenimiento (punto de valle) y una relación lineal de muy baja de resistencia
entre la tensión y la corriente de emisor.
La corriente de emisor es mayor que la corriente de Valle IE>IB.
Aplicaciones
•Oscilador
•Circuito de disparo
•Generadores de dientes de sierra
•Controladores de fase
•Circuitos temporizadores
•Redes biestables, alimentaciones reguladas de voltaje o corriente

24. Funciona de forma similar al SCR y puede ser utilizado como regulador de circuitos
de potencia.

25. Al aplicar una tensión VCC al circuito serie R-C, formado por la resistencia variable RS
y el condensador CS, dicho condensador comienza a cargarse. Como este
condensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, el
UJT entrará en conducción. Debido a que el valor óhmico de la resistencia R1 es muy
pequeño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de B1
aparecerá un impulso de tensión. Al disminuir la corriente de descarga del
condensador, sobre el emisor del UJT, por debajo de la de mantenimiento, éste se
desceba y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador

26. Así, se consigue que en el terminal de la base 1 aparezca una señal pulsante en forma
de diente de sierra, que puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de un
SCR o de un TRIAC. Para regular el tiempo de disparo es suficiente con modificar el
valor óhmico de la resistencia variable RS, ya que de ésta depende la constante de
tiempo de carga del condensador.
Típica aplicación del generador de pulsos de diente de sierra con UJT para controlar el
disparo de un SCR. Mediante este circuito controlamos la velocidad de un motor serie
(o de cualquier otro tipo de carga: estufas, lámparas, etc) gracias a la regulación de la
corriente que realiza sobre medio ciclo del SCR. Para controlar la velocidad del
motor, basta con modificar la frecuencia de los pulsos en dientes de sierra, lo cual se
consigue variando el valor del potenciómetro RS.

27. Valores Típicos de un transistor UJT

28. TRANSISTOR MONOUNION PROGRAMABLE
PUT (Programable Uni-Juntion Transistor): de caracteristicas idénticas al UJT, puede
ajustar los valores de μ, VP e IV mediante un circuito de polarización externo.
• Su constitución y funcionamiento es similar a las de un tiristor con puerta de ánodo
Tiene tres terminales: cátodo K, ánodo A y puerta de ánodo GA.
FUNCIONAMIENTO DEL PUT
• Si VA < VGA ⇒ diodo A-GA se polariza inversamente ⇒ solo circula corriente de fugas.
• Si VA > VGA ⇒ diodo A-GA conduce y tiene una característica similar a la del UJT
•

29. •La variación de μ IP e IV dependen de R1 y R2 en el divisor de tensión VGA, es
decir de RG.
• El voltaje de valle Vv es el de encendido del PUT (≈ 1 V).
• Los circuitos a continuación permiten la programación del PUT.

30. Un PUT se puede utilizar como un oscilador de relajación.
El voltaje de compuerta VG se mantiene desde la alimentación mediante el divisor
resistivo del voltaje R1 y R2, y determina el voltaje de punto de pico Vp.
En el caso del UJT, Vp está fijo para un dispositivo por el voltaje de alimentación de
cd, pero en un PUT puede variar al modificar el valor del divisor resistivo R1 y R2.
Si el voltaje del ánodo VA es menor que el voltaje de compuerta VG, el dispositivo se
conservará en su estado inactivo, pero si el voltaje de ánodo excede al de compuerta
en una caída de voltaje de diodo VD, se alcanzará el punto de pico y el dispositivo se
activará.
La corriente de pico Ip y la corriente del punto de valle Iv dependen de la impedancia
equivalente en la compuerta RG = R1R2/(R1+R2) y del voltaje de alimentación en cd
Vs. N general Rk está limitado a un valor por debajo de 100 Ohms.
R y C controlan la frecuencia junto con R1 y R2. El periodo de oscilación T está dado
en forma aproximada por:
T = 1/f = RC lnVs/Vs-Vp = RC ln (1+R2/R1)

31. El PUT (Transistor Uniunión programable) es un dispositivo que, a diferencia
del transistor bipolar común que tiene 3 capas (NPN o PNP), tiene 4 capas.
A diferencia del UJT, este transistor permite que se puedan controlar los
valores de RBB y VP que en el UJT son fijos.
Los parámetros de conducción del PUT son controlados por la terminal G
Este transistor tiene dos estados: Uno de conducción (hay corriente entre A y
K y la caída de voltaje es pequeña) y otro de corte cuando la corriente de A a
K es muy pequeña.
Este transistor se polariza de la siguiente manera:
Cuando IG = 0,
VG = VBB * [ RB2 / (RB1+RB2) ]
VG = n x VBB
donde: n = RB2 / (RB1+RB2)
La principal diferencia entre los transistores UJT y PUT es
que las resistencias: RB1 + RB2 son resistencias internas en el
UJT, mientras que el PUT estas resistencias están en el
exterior y pueden modificarse.
Aunque el UJT y el PUT son similares, El Ip es más débil que
en el UJT y la tensión mínima de funcionamiento es menor
en el PUT.

32. Ejemplo de oscilador con PUT
El funcionamiento es el siguiente: El condensador C se carga a través de la
resistencia R hasta que el voltaje en A alcanza el voltaje Vp. En este momento el
PUT se dispara y entra en conducción.
El voltaje en VG cae casi hasta 0 (cero) voltios y el PUT se apaga, repitiéndose otra
vez el proceso (oscilador).
Ver a continuación las formas de onda de las
tensiones en C, K y G
La frecuencia de oscilación es: f = 1 / 1.2 x RC

33. Valores Típicos de los PUT

34. Transistores IGBT
Los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) constituyen, desde el punto de vista de
su empleo, un híbrido entre los transistores bipolares y los MOSFET para aprovechar
tanto la sencillez de ataque de los últimos, como la capacidad para conducir altas
corrientes y baja resistencia en conducción de los primeros.
los IGBT, al utilizar el principio de los FET
tan sólo para el circuito de ataque y no el
de potencia, dejando éste en manos de una
estructura bipolar, reducen
sustancialmente los requerimientos en
cuanto a superficie de Silicio necesaria.
Tenemos entonces que, para tensiones
superiores a los 400V, la superficie de un
IGBT es típicamente un tercio de la del
MOSFET comparable.

35. El techo de frecuencia se sitúa alrededor de los 75kHz, debido a que la corriente
principal se controla con un transistor bipolar. En estos dispositivos sin embargo, se
han conseguido tiempos de conmutación de 0,2 ms con muy bajas caídas de
tensión, lo que les hace muy útiles en conmutaciones rápidas.
APLICACIONES
La facilidad de control, similar a la de un MOSFET, unida a sus pérdidas relativamente
bajas, les convierten en la elección idónea para aplicaciones de control de motores
conectados directamente a la red (hasta 480 V). Para tensiones de 400 a 1200 V, los
IGBT ofrecen ventajas sustanciales frente a los transistores bipolares de potencia, por
lo que están sustituyendo a éstos en un amplio campo de aplicaciones.
Actualmente, con la aparición de la 2ª generación de IGBTs, los fabricantes ofrecen
una amplia gama de estos dispositivos, y se pueden elegir bien por su rapidez o bien
por su caída de tensión en conducción; esto es muy interesante ya que permite
optimizar la utilización de éstos dispositivos en función de las distintas aplicaciones.
Se encuentran ya dispositivos capaces de soportar 1200 V y 400 A.

36. Un SBS o Interruptor Bilateral de Silicio, por sus siglas en inglés (Silicon Bilateral
Switch) es un tiristor del tipo bidireccional, que está compuesto por dos tiristores
unidireccionales o SUS conectados en antiparalelo. Al igual que los tiristores UJT, PUT
y SUS, el SBS es utilizado en circuitos osciladores de relajación para el control de
disparo de dispositivos que entregan potencia eléctrica a una carga, como los SCR y
los TRIAC; la diferencia consiste en que pueden dispararse tanto en el semiciclo
positivo como en el negativo de una fuente de voltaje de corriente alterna, debido a
que pueden polarizarse directa e inversamente.
Como casi todos los familiares de los tiristores, el SBS
cuenta con tres conexiones: la compuerta (G), el ánodo o
terminal 1 (A1 o T1) y el ánodo o terminal 2 (A2 o T2). Una
característica muy especial de este dispositivo es que no es
una versión modificada de un diodo con sus capas
NPNP, sino más bien está compuesto internamente por
transistores, diodos Zener y resistencias internas, y que
además vienen fabricados como circuitos integrados.

37. Circuito Equivalente, Curva Característica

38. Circuitos de Disparo
Control de potencia de una carga con un SBS. Señal de salida del SBS.
Los siguientes circuitos son utilizados para el control del disparo de un SBS. En el
primero, con la selección adecuada de dos resistencias se puede regular la corriente
que circula por la compuerta del SBS y por lo tanto permite ajustar su ángulo de
disparo y la potencia entregada a una carga cualquiera.
Los ángulos de disparo en los dos semiciclos son iguales
En el segundo y tercer circuito se controla indirectamente la potencia entregada a la
carga, al controlar directamente el disparo de un SCR y TRIAC, respectivamente.
Dependiendo de los valores de resistencias y capacitancias seleccionados, así mismo
será el tiempo de carga y descarga del condensador (constante RC); al cargarse el
condensador hasta un voltaje determinado, el SBS se disparará y le entregará pulsos de
voltaje al SCR o TRIAC para que se disparen y le entreguen la potencia a la carga. El
segundo circuito es comúnmente utilizado para el control de motores DC, mientras que
el tercero es frecuentemente usado para control de iluminación (luces) y calentadores
eléctricos.

40. Curva Característica de Voltaje-Corriente
Curva Voltaje-Corriente de un SBS con la compuerta desconectada.
Un SBS puede dispararse con la compuerta conectada o desconectada; esta
terminal solamente proporciona mayor flexibilidad en el disparo y por tanto
altera sus características de voltaje-corriente. Si se comparara esta curva
característica con la de un DIAC, se podría observar que son muy similares; sin
embargo, la curva del SBS tiene una región de resistencia negativa más
pronunciada, lo que significa que su caída de voltaje es mucho más drástica
después de llegar a su estado de conducción. Usualmente, el voltaje de ruptura
de un SBS se encuentra entre los 7 y 9 voltios, cuyo voltaje es mucho menor que
el de un DIAC.

41. Interruptor Unilateral de Silicio SUS El Interruptor unilateral de silicio o mejor
conocido por sus siglas en inglés como SUS (Silicon Unilateral Switch), es un
dispositivo de tres terminales (ánodo, cátodo y compuerta) el cual conduce en una
sola dirección de ánodo a cátodo cuando el voltaje en el primero es mayor que en
el segundo. Presenta características eléctricas muy similares a la de un diodo de
cuatro capas; sin embargo, la presencia de la terminal de compuerta le permite
controlar su voltaje de disparo. Por su carácter unidireccional es utilizado para el
control de SCR´s y para el control de TRIACS.

42. Estructura y Simbología
Este dispositivo presenta cuatro capas de materiales semiconductores; en el ánodo
se tiene la terminal de compuerta y un diodo Zener de bajo voltaje entre los
terminales de compuerta y cátodo. Por esta razón, muchas veces es representado
como un tiristor de puerta de ánodo al que se asocia el Zener.
Comportamiento de la curva característica
Este dispositivo comienza a conducir cuando el voltaje entre Ánodo y Cátodo alcanza
un valor Vs el cual típicamente es de 6 a 10V. Después de esto el voltaje cae
dependiendo de la corriente de conducción. Hay que destacar que este dispositivo
seguirá conduciendo mientras se mantenga un voltaje por encima de 0.7 y la
corriente de conducción no caiga por debajo de la corriente de mantenimiento IH la
cual típicamente es de 1.5mA. En el caso que se dé una polarización inversa este
dispositivo no conduce, sin embargo tiene un límite de voltaje inverso llamado VR el
cual puede estar por el orden de los 30V. Si se supera este voltaje entonces se
destruye el dispositivo

43. Disparador de Tiristores en general
Circuito RC con SUS para disparar un Tiristor. R1 Carga C hasta Vs, luego C se descarga
por él SUS, creado un pulso en R2, hasta que I se hace menor de IH.
Por medio de una configuración RC, se puede utilizar este dispositivo para disparar
tiristores como el SCR y también TRIAC. Si cargamos un condensador por medio de una
resistencia variable de tal forma que el condensador alcance el voltaje de disparo del
SUS en un tiempo RC, cuando este voltaje es alcanzado el condensador se descargará
por medio del SUS.
Se producirá un pulso de voltaje en una resistencia, la cual estará conectada a la
compuerta de Tiristor. Este pulso será de muy corta duración ya que solo se mantiene
mientras el condensador entrega una corriente mayor a la de mantenimiento, en estos
dispositivos esta corriente es bastante elevada. La resistencia variable nos permite variar
el tiempo de carga del condensador y con ello el tiempo de disparo. Para utilizar esta
configuración es fundamental el parámetro Vo, que es el voltaje pico producido por SUS
en la resistencia, este factor es crucial ya que si no se tiene la suficiente potencia no se
podrá activar el tiristor. 4

44. Disparador de TRIAC
En este circuito se controla el TRIAC mediante los disparos del SUS, que a su vez son
controlados por R1, R2 y C1.
Un circuito para control de TRIAC por medio de SUS, funciona de la siguiente forma. Una
fuente AC conectada a un puente rectificador, entrega un voltaje rectificado a un
condensador C, Este voltaje tenderá a seguir el voltaje del puente con un atraso de
posición, determinado por una resistencia de carga R2 en serie con el condensador. En
algún momento del semi-ciclo el voltaje del condensador alcanzará el voltaje de disparo
del SUS, al alcanzar este voltaje el SUS se dispara y permite que el condensador se
descargue a través del devanado primario de un transformador. Esta descarga del
condensador C1 produce un impulso de corriente en el devanado primario del
transformador hasta que el condensador se descargue al punto de no poder entregar una
corriente igual al de mantenimiento SUS. En el secundario se produce una corriente que
va directo a la compuerta del TRIAC, la cual lo activa. Cabe destacar que la corriente va
saliendo de la compuerta; esto se logra invirtiendo el secundario, esto permite que el
TRIAC se dispare en el segundo y tercer cuadrante, es decir para una corriente negativa y
polarización directa e inversa de terminales. Si no se colocara el SUS, los ángulos de
disparos serian diferentes entre los semi-ciclos positivos y negativos de la carga, ya que
recordemos que el TRIAC se enciende dependiendo de la polarización de sus terminales y
del sentido de la corriente en su base. Sin embargo, como el SUS genera un pulso que
evita que el TRIAC detecte una curva suave de elevación de corriente y con ello que se
dispare en ángulos diferentes.

46. Disparo de SCR
Control de SCR
En este circuito de la figura “Control de SCR” se vuelve a observar la Configuración RC
para controlar el tiempo de disparo del SUS, este al disparase activa el SCR, sin
embargo a diferencia del TRIAC este se desactiva para el semi-ciclo negativo, ya que
por la presencia de los diodos solo se disparara el SUS y con ello el SCR para el semi-
ciclo positivo.

47. Valores Típicos de los SUS
Datasheets de SUS, los valores mostrados son para la familia 2N4987, 2N4989, 2N4989
y 2N4990
Tensión de disparo Vs = 6 a 10V
Corriente en el momento de disparo Is= 0.5 mA
Tensión de Manteamiento VH = aproximadamente 0.7 a 25º C
Corriente de mantenimiento IH = 1.5 mA Max.
Caída de tensión directa (para If = 200mA) = 1.75V
Tensión Inversa VR = 30V
Pico de los impulsos V0=3.5 V min
Temperatura de juntura Tj -65 a 125º C
De estos criterios se observa que este dispositivo opera para bajos valores de corriente
y de voltaje, de hecho, la máxima corriente que este dispositivo maneja no es más de 1
A.