Los tiristores son un grupo de semiconductores que poseen características particulares, estas le permiten comandar grandes corrientes, razón por la cual son muy aplicados en la electrónica de potencia
Algunas aplicaciones son:
- Regular la velocidad de los motores
- Controlar las intensidad luminosa de equipos de alumbrado
- Sustituir a relés en accionamiento de dispositivos de potencia
- Sustituir a contacto res en el accionamiento de los dispositivos de potencia
Funcionamiento:
Estos trabajan en forma de conmutación, es decir, poseen dos estados de funcionamiento, Conducen. Esta característica les permite comandar grandes corrientes son calentarse demasiado.
Algunos tipos de “Tiristores” que podemos encontrar en el mercado son:
- DIAC
- TRIAC
- RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)
Composición: como mencionamos con anterioridad, los “Tiristores” son dispositivos “semiconductores” formados por cuatro o más capas alternadas de materiales tipo “P y N” que producen por retroalimentación interna, un efecto de enganche o enclavamiento el cual los hace extremadamente útiles en aplicaciones de conmutación y de control de POTENCIA.
La principal aplicación de un “tiristores” es servir como interruptor accionado en forma eléctrica.
Por lo general cuenta con “3” terminales:
A los terminales se los denomina:
Entre los dos últimos se conecta el circuito en el que ellos actuaran como interruptor mientras que el terminal de compuerta sirve generalmente para hacer posible la iniciación del paso de corriente. Al iniciarse esto último, el VOLTAJE en el circuito del tiristor baja inmediatamente a un valor denominado “Voltaje de paso” o de “conducción”, el cual puede alcanzar un valor cercano a 1 Volt.
Una vez iniciado el paso de la corriente este se mantiene a menos que se tome algunas mediadas, la cual consiste en disminuir su intensidad por debajo de un valor denominado “corriente de mantenimiento”
Si comparamos los tiristor con un interruptor electromagnético, un tiristor tiene una vida útil muy larga, puede a muy altas velocidades no generar chispas, trabaja silenciosamente y sensensible a la gravedad y a las vibraciones. Además una vez disparado, su resistencia de conducción es muy baja.
Construcción
Un tiristor está formado por la unión de cuatro cristales según la secuencia P-N-P-N, al terminal conectado al cristal P de un extremo se lo denomina de un extremo se lo denomina ánodo y al terminal conectado al cristal N de otro extremo se lo denomina cátodo.
Para compensar su funcionamiento se puede hacer una analógica con un modelo de 3 diodos denominados D1, D2, D3. Donde D1 y D3 están colocados en el mismo sentido. Cuando a un tiristor se le aplica un voltaje variable entre el ánodo, y el cátodo el aumentar el voltaje positivo de ánodo, el tiristor permite un pequeño paso de corriente debido a que el diodo D” esta polarizado inversamente y por lo tanto la corriente resultante será muy cercano a la corriente inversa, de D”. este proceso corresponde al tramo 1-2 de la curva característica del tiristor.
Si se continúa aumentando el voltaje aplicado hasta llegar a Vd. (Voltaje de disparo) el diodo D2 entra en su región de avalancha; punto en el cual la corriente ya no es controlada por el voltaje aplicado, si no por la resistencia exterior R y las resistencia interna de los diodos D1 y D3. Es por eso que una vez alcanzado el valor Vd, el voltaje cae bruscamente y la corriente alcanza el valor Iq con la que el tiristor conduce, sin que esta corriente, pueda ya ser controlada con el voltaje.
El punto 3 de la curva, en Vf (voltaje de funcionamiento) que es valor en voltios de la caída de tensión de los diodos D1 y D3, conjuntamente. Debido a que una vez disparado el tiristor no existe ningún control sobre este, se debe definir algún proceso o procedimiento de bloque.
Este consiste en ampliar entre el ánodo y el cátodo una tención inversa (con el negativo sobre el ánodo) (y el positivo sobre el cátodo). El voltaje inverso podrá, acto seguido ser desconecta y el tiristor se mantendrá en su nuevo estado.
Todo lo relacionado a tipo materiales y tipo de encapsulado, fijación, radiadores, kit de montaje, es similar a lo que indicamos anteriormente, para diodos de potencia. La única diferencia es que el componente dispone de 3 terminales, en lugar de los 2 diodos. Además cuando, uno de electrodos, va roscada, en el diodo se trata del catado y en el tiristor el ánodo.
Tipos de Tiristores:
Según la construcción física y le metodología de activación-desactivación, los tiristores, pueden clasificarse en la siguiente categoría.
Activación de un tiristor
- Temperatura: esta aumenta la corriente de deriva cuando se alcanza la suficiente corriente el tiristor pasara a estado de conducción.
- Voltaje: al aumentar el voltaje ánodo - cátodo hasta llegar a Vd
- Variación rápida del voltaje: si el voltaje Ánodo - Cátodo cambia de manera brusca, ese fenómeno se puede sentir en el interior del componente originando un proceso de disparo
- Luz: si por algún método se logra hacer llegar la luz hasta las uniones de un tiristor, se puede activar este.
- Corriente: si un tiristor esta polarizado directamente la inyección de una corriente de compuerta, debida a un voltaje positivo de compuerta, entre ella y los terminales del cátodo, provocara su activación.
Conmutación de tiristores
Los circuitos que utilizan tiristores, muchas veces requieren que una vez que este se ha activado (debido a su señal de compuerta) y se han cumplido los requisitos de la carga, sean necesario desactivarla. De esta manera a menos que se aplique una nueva señal en la compuerta, no habrá paso de señal desde el ánodo al cátodo.
El proceso requiere por lo general, de componentes adicionales como condensadores o inductancias, que permiten en un momento dado, llevar a cero la corriente o el voltaje en el dispositivo.
Un tiristor se puede desactivar de dos formas:
- Por conmutación natural: para circuitos de CA el tiristor se desactiva de forma automática con el cruce por cero del voltaje de entrada, punto en el cual la corriente atreves suyo llega a cero y aparece un voltaje inverso.
- Conmutación forzada: se utiliza con Dc y requiere de un circuito adicional para llevarle corriente aérea. Existen diversas técnicas para lograrlas, la mayoría basada en la utilización de elementos almacenados de energía sinodal de la corriente partiendo de una alineación en Dc.
Otros tipos de tiristores:
Además de los ya mencionados, existen otros componentes de la familia de los TRISTORES, utilizados principalmente para control, alguno de estos son:
- Diodo alternativo de corriente: su estructura se compone de 2 diodos conectados en ambos sentidos, en el momento en el que se alcance cada uno de ellos.
- Interruptor unilateral de silicio (SUS): este dispositivo consta de un SCR pero con la compuerta al Ánodo y un diodo ZENER conectado en configuración anti paralelo.
- Interruptor bilateral de silicio (SBS): este contiene dos SUS conectados en anti paralelo (su funcionamiento es similar al TRIAC).
