Funcionamiento y Aplicaciones de Tiristores: SCR, GTO, DIAC y TRIAC

El Tiristor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

El SCR es básicamente un interruptor electrónico; no tiene piezas móviles y puede realizar miles de contactos por segundo. Al ser un semiconductor, se puede comportar como aislante o como conductor. No requiere control externo del usuario una vez disparado.

La estructura de un SCR es equivalente a la unión de dos transistores (PNP y NPN). Para conectarlo, se aplica el ánodo al positivo (+), el cátodo al negativo (-) y la puerta (Gate) queda, en este caso, en el aire. Si aplicamos un impulso a la puerta (G), el dispositivo se dispara y, aunque quitemos el impulso, seguirá conduciendo.

Métodos para detener el SCR

Existen tres maneras para detener la conducción del tiristor:

• Interrumpir la corriente.
• Invertir la polaridad.
• Hacer descender la corriente por debajo de la I_H (corriente de mantenimiento).

Si conectamos el tiristor en polarización inversa, no conducirá hasta que provoquemos la ruptura; en ese caso, el componente se destruirá. El SCR es un tiristor unidireccional.

Transistores GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

Los GTO son interruptores electrónicos completamente controlables. Se activan o desactivan en cualquier momento mediante una señal de compuerta (Gate) positiva (+) o negativa (-). Están diseñados específicamente para aplicaciones industriales. Para desactivarlos de manera más correcta, se actúa por uno de los polos negativos; se activa o desactiva a través de la puerta (G).

Ventajas del uso de GTO frente al SCR

• Eliminación de componentes auxiliares: En la conmutación de parada, esto reduce costes, peso y volumen.
• Eliminación de ruido: Se suprime el ruido acústico y magnético al prescindir de bobinas.
• Velocidad: Desactivación más rápida.
• Eficiencia: Eficacia de los convertidores mejorada.

Ventajas sobre el transistor bipolar de baja potencia

• Mayor capacidad de voltaje de bloqueo.
• Saturación más profunda debido a la acción regenerativa.

Aplicaciones en la industria

• Troceadores y convertidores.
• Inversores y rectificadores.
• Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI).
• Tracción eléctrica.
• Control de motores asíncronos.
• Calentadores inductivos.
• Soldadura por arco.
• Control de motores en general.

DIAC (Diodo para Corriente Alterna)

Es un diodo bidireccional que conduce en ambos sentidos cuando la tensión supera un cierto valor (generalmente 30V). Fue diseñado originalmente para activar TRIACs y transistores.

TRIAC (Triodo para Corriente Alterna)

Equivale a utilizar dos tiristores SCR conectados en antiparalelo (uno invertido respecto al otro). Cada uno deja pasar la corriente en un sentido, lo cual permite aprovechar tanto el semiperiodo positivo como el negativo en corriente alterna.

Factores a tener en cuenta al elegir un tiristor

• Tensión máxima: A la que podemos someter al ánodo y al cátodo.
• Intensidad máxima (I): Que puede recorrer ese tiristor.
• Corriente de mantenimiento (I_H).
• Tensión e intensidad mínima: Necesaria para disparar la puerta (Gate).
• Tensión e intensidad máxima: Que podemos aplicar de forma segura a la puerta (Gate).