SCR, DIAC y TRIAC: Funcionamiento, Características y Circuitos de Disparo

Funcionamiento y Características de los Tiristores: SCR, DIAC y TRIAC

a.- ¿Qué es un SCR, cómo funciona y cuáles son sus características principales?

Un SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un dispositivo semiconductor de cuatro capas (PNPN) que actúa como un interruptor controlado. Funciona de manera similar a un diodo, permitiendo el flujo de corriente en una sola dirección, pero con la capacidad de controlar el inicio de la conducción.

Funcionamiento:

• Polarización directa: Cuando el ánodo es más positivo que el cátodo, el SCR está polarizado directamente, pero no conduce hasta que se aplica un impulso de corriente a la compuerta (gate). Este impulso "dispara" el SCR, permitiéndole conducir.
• Polarización inversa: Cuando el cátodo es más positivo que el ánodo, el SCR no conduce, comportándose como un diodo en bloqueo. Solo conducirá si se supera la tensión de ruptura inversa (VRR), lo cual puede dañar el dispositivo.
• Mantenimiento: Una vez que el SCR ha sido disparado, continúa conduciendo incluso si se retira el impulso de la compuerta, siempre y cuando la corriente que circula a través de él se mantenga por encima de un valor mínimo llamado corriente de mantenimiento (IH).

Características principales (Hoja de características):

(Nota: Se deben consultar las hojas de datos específicas de cada SCR para obtener valores precisos).

• VGT (Voltage Gate Trigger): Tensión de disparo de la compuerta. Es la tensión mínima necesaria entre la compuerta y el cátodo para disparar el SCR.
• IGT (Current Gate Trigger): Corriente de disparo de la compuerta. Es la corriente mínima que debe inyectarse en la compuerta para asegurar el disparo.
• VDRM (Voltage Drain Repetitive Max): Tensión máxima de pico repetitivo en estado de bloqueo directo.
• VRRM (Voltage Reverse Repetitive Max): Tensión máxima de pico repetitivo en estado de bloqueo inverso.
• IT(RMS) (Current Through (RMS)): Corriente eficaz máxima que puede conducir el SCR.
• IH (Holding Current): Corriente de mantenimiento.
• IL (Latching Current): Corriente de enclavamiento. Es la corriente mínima que debe circular por el SCR, inmediatamente después del disparo, para asegurar que se mantenga conduciendo.

b.- ¿Qué es un DIAC, cómo funciona y cuáles son sus características principales?

Un DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor bidireccional que se utiliza principalmente para disparar TRIACs. Conduce en ambas direcciones una vez que se supera una tensión de disparo característica.

Funcionamiento:

El DIAC se comporta como un interruptor abierto hasta que la tensión entre sus terminales (ánodos) alcanza la tensión de ruptura (VBO). Cuando se alcanza esta tensión, el DIAC entra en conducción y la tensión a través de él cae bruscamente. Conduce en ambas direcciones, dependiendo de la polaridad de la tensión aplicada.

Características principales (Hoja de características):

• VBO (Voltage BreakOver): Tensión de ruptura. Típicamente, alrededor de 30 voltios.
• IBO (Current BreakOver): Corriente de ruptura.
• VB (Voltage Blocking): Tensión de bloqueo.

c.- ¿Qué es un TRIAC, cómo funciona y cuáles son sus características principales?

Un TRIAC (Triodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se utiliza para controlar el flujo de corriente alterna. Esencialmente, es equivalente a dos SCRs conectados en antiparalelo, lo que le permite conducir en ambas direcciones.

Funcionamiento:

El TRIAC puede ser disparado mediante un impulso de corriente en la compuerta (gate), independientemente de la polaridad de la tensión entre los ánodos A1 y A2 (también llamados MT1 y MT2). Una vez disparado, el TRIAC continúa conduciendo hasta que la corriente que lo atraviesa cae por debajo de la corriente de mantenimiento (IH). El bloqueo del TRIAC puede ocurrir por inversión de la polaridad de la tensión entre A1 y A2 o por la disminución de la corriente por debajo de IH.

• Si A2 es más positivo que A1, la corriente circula de A2 a A1.
• Si A1 es más positivo que A2, la corriente circula de A1 a A2.

Características principales (Hoja de características):

Los parámetros son similares a los del SCR, pero aplicados a un dispositivo bidireccional:

• VGT, IGT: Tensión y corriente de disparo de la compuerta (valores similares para ambas direcciones).
• VDRM, VRRM: Tensiones máximas de pico repetitivo en estado de bloqueo (iguales en ambas direcciones).
• IT(RMS): Corriente eficaz máxima.
• IH: Corriente de mantenimiento.
• IL: Corriente de enclavamiento.

Circuitos de Disparo para Tiristores

a.- Cálculo de la tensión de disparo de un SCR

(Esta sección necesita información adicional para ser completada. Se requiere un circuito específico o datos del SCR para calcular la tensión de disparo).

b.- Circuito de disparo en CC de un SCR

(Esta sección está completa, pero se puede mejorar con un diagrama).

Un circuito de disparo en CC simple para un SCR puede consistir en una fuente de tensión continua, una resistencia limitadora de corriente en serie con la compuerta y un interruptor. Al cerrar el interruptor, se aplica una tensión y una corriente a la compuerta, disparando el SCR.

c.- Circuito de disparo en CA de un SCR

(Esta sección necesita una revisión y un diagrama para mayor claridad).

En un circuito de disparo en CA, se utiliza una resistencia (Rg) y, opcionalmente, un condensador para controlar el ángulo de disparo del SCR. Solo con la resistencia, el control es limitado, y el SCR podría dispararse en un ángulo cercano a los 90º de la onda senoidal de CA.

Al añadir un condensador en serie con la resistencia, se introduce un desfase que permite controlar el ángulo de disparo en un rango más amplio, idealmente hasta cerca de 180º. El condensador se carga y descarga, retrasando la aplicación de la tensión de disparo a la compuerta del SCR.

d.- Circuito de disparo mediante UJT de un SCR

(Esta sección está completa, pero se puede mejorar con un diagrama).

Un UJT (Transistor Uniunión) se puede utilizar como un oscilador de relajación para generar pulsos de disparo para un SCR. El potenciómetro y el condensador en el circuito del UJT controlan la frecuencia de los pulsos, y por lo tanto, el ángulo de disparo del SCR.

e.- Circuito de disparo mediante PUT de un SCR

(Esta sección necesita una revisión y un diagrama).

Un PUT (Transistor Uniunión Programable) es similar al UJT, pero sus parámetros (como la tensión de disparo) se pueden programar mediante resistencias externas. En un circuito de disparo de SCR, el PUT se utiliza también como un oscilador de relajación. El condensador se carga a través de una resistencia, y cuando la tensión del condensador alcanza la tensión de disparo del PUT, este conduce, descargando el condensador a través de la compuerta del SCR y disparándolo. La resistencia mínima mencionada es probablemente una resistencia en serie con la compuerta para limitar la corriente.

Los puntos 1, 2 y 3 probablemente se refieren a puntos de medición en un diagrama del circuito, donde se puede usar un osciloscopio para observar las formas de onda.

f.- Circuito de disparo mediante DIAC de un TRIAC

(Esta sección está completa, pero se puede mejorar con un diagrama).

Un DIAC se utiliza comúnmente para disparar un TRIAC. Cuando la tensión a través del DIAC alcanza su tensión de ruptura (VBO), el DIAC conduce, proporcionando un pulso de corriente a la compuerta del TRIAC, disparándolo. Dado que el DIAC es bidireccional, puede disparar el TRIAC en ambas direcciones de la corriente alterna.