Fundamentos y Control de Dispositivos Semiconductores: DIAC y TRIAC

Introducción a Componentes de Control de Potencia

El DIAC: Estructura y Funcionamiento

El DIAC es un elemento semiconductor de dos electrodos que se vuelve conductor cuando la tensión aplicada sobrepasa el umbral de disparo. Esto ocurre independientemente del sentido de dicha tensión.

Generalmente, su misión principal es suministrar los impulsos necesarios, tanto positivos como negativos, al electrodo de puerta (Gate) de un TRIAC.

• El diodo conduce en ambos sentidos una vez que se supera una tensión umbral, denominada $V_{BE}$ (aunque en el contexto de DIACs se suele referir a $V_{BO}$ o $V_{DRM}$).
• Al volverse conductor, permite el paso de una corriente elevada, la cual es entregada por el dispositivo posterior, quedando el DIAC con una tensión de trabajo muy baja en sus extremos.

El TRIAC: Dispositivo Bidireccional de Conmutación

El TRIAC (Triodo para Corriente Alterna) es un dispositivo de silicio que conduce en los dos sentidos; es decir, es bidireccional, y dispone de un electrodo de control (Gate).

El TRIAC se comporta de modo similar a como lo harían dos tiristores conectados en antiparalelo.

Modos de Disparo del TRIAC

Se pueden efectuar 4 tipos de disparo, teniendo en cuenta las siguientes condiciones:

1. $T_2$ es positivo o negativo con respecto a $T_1$.
2. El impulso aplicado a la puerta (Gate) es negativo o positivo.

Control de Conducción Mediante Desfasamiento

Circuito Desfasador para Control de Ángulo

En un circuito de control de fase, la variación del valor del potenciómetro provoca un cambio en el ángulo $\phi$ (phi). Esto afecta a la tensión $V_G$ que se aplicará a la puerta del tiristor o TRIAC, manteniendo el mismo valor de amplitud pero con una fase variable respecto a la tensión de alimentación ($V_{AB}$).

Comportamiento del Desfasador

• Si el potenciómetro es cero ($P=0$): Toda la tensión $V_{AB}$ cae en el condensador, por lo tanto, $\phi$ es nulo. La conducción se efectuará prácticamente durante todo el semiciclo positivo (máxima conducción).
• Si $P$ alcanza su valor máximo: $\phi$ será cercano a $180^{\circ}$, y el tiristor permanecerá prácticamente bloqueado (mínima conducción).

Control de Tiristor mediante Desfasador de Fase

Este método consiste en hacer variar el instante $t$ en el que la tensión de salida del circuito desfasador ($V_G$) pasa a ser positiva, lo cual inicia el disparo.

Mecanismo de Control

Esto se consigue mediante la variación del potenciómetro ($P$):

1. Cuando $P$ es muy pequeño, $V_G$ dispara la puerta antes (ángulo de disparo pequeño).
2. Cuando $P$ es muy grande, $V_G$ dispara la puerta después (ángulo de disparo grande).

En esencia, el objetivo es desfasar más o menos la onda de $V_G$ con respecto a la tensión de red.

Componentes Auxiliares en el Circuito

En este circuito específico:

• La resistencia $R$ limita el valor máximo de la corriente de puerta.
• El diodo $D$ sirve para aplicar solo los semiciclos positivos a la puerta del tiristor (o TRIAC, dependiendo de la configuración específica del control).