CIRCUITOS

ELECTRÓNICOS I

DOCENTE: LUIS MOSTACERO A.

Integrantes:

RAMOS MONJA JESÚS GUILLERMO

SANTOS ESQUECHE FABIO ALEXIS

TIGRE SEMINARIO JHAIRO YAIR

ZATTA DÁVILA CRISTIAN ARTURO

TIRISTORES

TRIAC

DIAC

VARACTORES

CONTENIDO:

TIRISTORES

INTRODUCCIÓN

Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los Tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones. 

CARACTERISTICAS

Básicamente están formados por una estructura semiconductora de cuatro capas “pnpn” con tres junturas J1 , J2 , J3, como muestra el siguiente

dibujo:

a) Rectificación de corriente

carga de baterías

soldadura

generación de potencia a distancia

procesos electroquímicos

regulación de fuentes de alimentación

b) Control de velocidad de motores

máquinas herramientas

vehículos de tracción

c) Sustitución de dispositivos electromecánicos

relés

protectores de sobre carga

graduadores de iluminación

sistema de encendido de motores de explosión

control de temperatura con termopares

APLICACIONES

d)Control de potencia

radar,

laser de impulsos

generadores de ultrasonidos

e)Circuitos lógicos

multivibradores de potencia

control de tiempo, contadores

fines de carrera, detección de niveles

circuitos de alarma

control de alumbrado de emergencia

Formas de activar un tiristor

Luz: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiéndose activar el tiristor.

Corriente de Compuerta: Para un tiristor polarizado en directa, la inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y cátodo lo activará. Si aumenta esta corriente de compuerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo.

Térmica: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse. Este tipo de activación podría comprender una fuga térmica, normalmente cuando en un diseño se establece este método como método de activación, esta fuga tiende a evitarse.

Alto Voltaje: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo.

Elevación del voltaje ánodo-cátodo: Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO

• EL TIRISTOR ES UN CONMUTADOR BIESTABLE, ES DECIR, ES EL EQUIVALENTE ELECTRÓNICO DE LOS INTERRUPTORES MECÁNICOS; POR TANTO, ES CAPAZ DE DEJAR PASAR PLENAMENTE O BLOQUEAR POR COMPLETO EL PASO DE LA CORRIENTE SIN TENER NIVEL INTERMEDIO ALGUNO, AUNQUE NO SON CAPACES DE SOPORTAR GRANDES SOBRECARGAS DE CORRIENTE. ESTE PRINCIPIO BÁSICO PUEDE OBSERVARSE TAMBIÉN EN EL DIODO SHOCKLEY.

• EL DISEÑO DEL TIRISTOR PERMITE QUE ÉSTE PASE RÁPIDAMENTE A ENCENDIDO AL RECIBIR UN PULSO MOMENTÁNEO DE CORRIENTE EN SU TERMINAL DE CONTROL, DENOMINADA PUERTA (O EN INGLÉS,GATE) CUANDO HAY UNA TENSIÓN POSITIVA ENTRE ÁNODO Y CÁTODO, ES DECIR LA TENSIÓN EN EL ÁNODO ES MAYOR QUE EN EL CÁTODO. SOLO PUEDE SER APAGADO CON LA INTERRUPCIÓN DE LA FUENTE DE VOLTAJE, ABRIENDO EL CIRCUITO, O BIEN, HACIENDO PASAR UNA CORRIENTE EN SENTIDO INVERSO POR EL DISPOSITIVO. SI SE POLARIZA INVERSAMENTE EN EL TIRISTOR EXISTIRÁ UNA DÉBIL CORRIENTE INVERSA DE FUGAS HASTA QUE SE ALCANCE EL PUNTO DE TENSIÓN INVERSA MÁXIMA, PROVOCÁNDOSE LA DESTRUCCIÓN DEL ELEMENTO (POR AVALANCHA EN LA UNIÓN).

TIPOS DE TIRISTORES  Los tiristores se fabrican casi exclusivamente por difusión. La corriente del ánodo requiere

de un tiempo finito para propagarse por toda el área de la unión, desde el punto cercano a la compuerta cuando inicia la señal de la compuerta para activar el tiristor. Para controlar el di/dt, el tiempo de activación y el tiempo de desactivación, los fabricantes utilizan varias estructuras de compuerta.

Dependiendo de la construcción física y del comportamiento de activación y desactivación, en general los tiristores pueden clasificarse en nueve categorías:

1. Tiristores de control de fase (SCR). 2. Tiristores de conmutación rápida (SCR). 3. Tiristores de desactivación por compuerta (GTO). 4. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC). 5. Tiristores de conducción inversa (RTC). 6. Tiristores de inducción estática (SITH). 7. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR) 8. Tiristores controlados por FET (FET-CTH) 9.  Tiristores controlados por MOS (MCT) 

¿Qué es TRIAC?

• Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.

• Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas.

Es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.

Rectificador controlado de silicio

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.

Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.

Funciona como interruptor electrónico y también a pila.

Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

APLICACIONES MAS COMUNES

Un diodo Shockley es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estados estables: uno de bloqueo o de alta impedancia y de conducción o baja impedancia. No se debe confundir con el diodo de barrera Schottky.

Está formado por cuatro capas de semiconductor de tipo N y P, dispuestas alternadamente. Es un tipo de tiristor.

DIODO SHOCKLEY

DIACCONCEPTO:Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, , siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo.

Es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.

El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 30 v.

Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor.

Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unión o de zener.

TIPOS

3 CAPAS

4 CAPAS

Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo.

Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.

Es un dispositivo bidireccional simétrico (sin polaridad) con dos electrodos principales: MT1 y MT2, y ninguno de control. Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo.

Se emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensión a la carga durante una fracción de ciclo de la alterna. Estos sistemas se utilizan para el control de iluminación con intensidad variable, calefacción eléctrica con regulación de temperatura y algunos controles de velocidad de motores.

CARACTERÍSTICAS Y

APLICACIONES

o La forma más simple de utilizar estos controles es empleando el circuito representado en la Figura 3, en que la resistencia variable R carga el condensador C hasta que se alcanza la tensión de disparo del DIAC, produciéndose a través de él la descarga de C, cuya corriente alcanza la puerta del TRIAC y le pone en conducción. Este mecanismo se produce una vez en el semiciclo positivo y otra en el negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor de R variando como consecuencia el tiempo de conducción del TRIAC y, por tanto, el valor de la tensión media aplicada a la carga, obteniéndose un simple pero eficaz control de potencia.

DIODO VARACTOR

DEFINICION

El Diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varie en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión.

FUNCIONAMIENTO

La variación de capacidad esta función de la magnitud de tensión inversa aplicada en sus terminales.

Grafica Capacidad vs Voltaje

LA FUNCIÓN DEL POTENCIÓMETRO

Para hace variar la tensión de C.C. aplicada al diodo varactor (DV). Tiene que emplearse una resistencia variable( potenciómetro).

Para darse cuenta de esto basta con observar la figura : con los 3 componentes representados puede verse que el condensador variable A, es sin duda, el mas voluminoso , que el B , ulilizado en pequeños receptores hace algunos años.

Obsevamos que el diodo Variacap C es sin duda el más pequeño.

TENSIÓN INVERSA

• OTRO PARAMETRO IMPORTANTE DEL DV ES LA TENSIÓN INVERSA QUE PUEDE SOPORTAR.

• EN GENERAL LA TENSIÓN INVERSA ES DE 24V-30V DE C.C.

• SIN EMBARLO LOS MODELOS DE ALTA CAPACIDAD, NO

SOPORTAN TENSIONES INVERSAS SUPERIORES A 15V DE C.C.

APLICACIONES Diodos varicap

La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de condensador variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción. Ejemplo, cuando se actúa en la sintonía de un viejo receptor de radio se está variando (mecánicamente) el eje del condensador variable que incorpora éste en su etapa de sintonía; pero si, por el contrario, se actúa sobre la ruedecilla o, más comúnmente, sobre el botón (pulsador) de sintonía del receptor de TV a color lo que se está haciendo es variar la tensión de polarización inversa de un diodo varicap contenido en el módulo sintonizador del equipo.

RECEPTORES DE AUDIO CON DV

Se utiliza en los circuitos de sintonía de receptor de radio, este circuito esta compuesto de una bobina L y el diodo varactor DV1 que sustituye al condensador variable clásico.

IMPLENTACION REAL

Caracteristicas de Modelos de Diodos VARICAP

EJERCICIOS DE

LABORATORIO

Ej.1

Ej.2

Ej.3 Encontrar la forma de onda en el sgt circuito.

DIAC

Ej.4 Observar funcionamiento del DIAC, y tomar el voltaje de salida Vo, variando Vcc, que corriente es necesaria para el ruptura del DIAC y cual es la corriente mínima que permite pasar.

Ej.5 Encontrar la forma de onda en la resistencia de 1K

Ej.6 Encontrar la forma de la onda en la resistencia de 22K

Ej.7