UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA MECATRONICA
TIRISTORES: SBS Y DIAC. Mauricio Blanco, Andrea Donado, Antonio Amaya. Docente: Kelvin Beleño. Grupo AD – Fecha del informe (12-Marzo-2014) Electrónica de potencia, Universidad autónoma del caribe, Barranquilla.
RESUMEN
Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS (Silicon Controlled Switch), Diac and Triac.
En este artículo se presenta los conceptos básicos, funcionamiento, características y los miembros más representativos de los tiristores usados hoy en día para controlar y manejar potencia en electrónica.
KEY WORDS Thyristor, diode, power, current, transistors
1. INTRODUCCIÓN.
La palabra tiristor, procedente del griego, significa puerta. El nombre es fiel reflejo de la función que efectúa este componente: una puerta que permite o impide el paso de la corriente a través de ella. Así como los transistores pueden operar en cualquier punto entre corte y saturación, los tiristores en cambio sólo conmutan entre dos estados: corte y conducción.
Los tiristores, en general, son dispositivos semiconductores formados por cuatro o más capas alternadas de materiales tipo N y P 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. Un tiristor es un componente cuya principal aplicación es la de servir como interruptor accionado eléctricamente. Por lo general cuentan con tres terminales, figura 1, llamados la compuerta, el ánodo y el cátodo; entre los dos últimos se conecta el circuito en el que ellos actuarán como interruptor, mientras que el terminal de compuerta sirve generalmente para hacer posible la iniciación del paso de corriente. Al iniciarse el paso de corriente, el voltaje en el circuito del tiristor baja inmediatamente a un valor denominado voltaje de paso o de conducción que puede estar cercano a 1 voltio. Una vez iniciado el paso de la corriente, éste se mantiene a menos que se tome alguna medida, la cual principalmente consiste en disminuir su intensidad por debajo de un valor denominado corriente de mantenimiento. Comparado con un interruptor electromecánico, un tiristor tiene una vida útil muy larga, puede operar a muy altas velocidades, no genera chispas, trabaja silenciosamente, y es insensible a la gravedad y a las vibraciones. Además, una vez disparado, su resistencia de conducción es muy baja.
Dentro de la familia de los tiristores, trataremos en este tutorial los tipos más significativos: Diodo Shockley, SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS (Silicon Controlled Switch), Diac y Triac.
PALABRAS CLAVES Tiristor, diodo, potencia, corriente, transistores.
ABSTRACT. In this article the basic concepts, performance, features and the most representative members of the thyristors used today to control and manage power electronics is presented. The thermistor word, from the Greek, meaning door. The name is a reflection of the function that makes this component: a door that allows or prevents the flow of current through it. As transistors can operate anywhere between cutting and clipping, thyristors instead just switch between two states: cutting and driving. Within the family of thyristors, covered in this tutorial the most significant types: Shockley Diode, SCR (Silicon Controlled
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2. FUNDAMENTOS TEORICOS.
construcción de este dispositivo, la ruptura puede ser en ambas direcciones y debe procurarse que sea la misma magnitud de voltaje. Una vez que el dispositivo empieza a conducir corriente sucede un decremento en el voltaje de ruptura BV CEO, CEO, presentando una región de impedancia negativa (si se sigue aumentando la corriente puede llegar hasta la segunda ruptura), entonces se logra que el dispositivo maneje corrientes muy grandes.
A. DIAC. Es un tipo de tiristor que puede conducir en los dos sentidos. Es un dispositivo de dos terminales que funciona básicamente como dos diodos Shockley que conducen en sentidos opuestos.
Construcción básica y símbolo del diac.
FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO DEL DIAC.
Un diac es un elemento semiconductor utilizado normalmente en el control de potencia, lo que significa que qu e servirá para controlar electrónicamente el paso de corriente eléctrica. La palabra diac quiere decir “Diodo de Corriente Alterna”. Este componente es simétrico, por lo que se podrá conectar indistintamente en cualquiera de los dos sentidos posibles. Para que un diac comience a funcionar, necesitará que se le apliquen entre sus bornes una tensión determinada, momento después del cual empezará a trabajar. La tensión mínima necesaria se denomina tensión de disparo. Dicha tensión de disparo será aproximadamente de 30 V. Normalmente, este tipo de componentes se emplean para controlar el disparo de tipo de componentes, como lo son s on los tiristores y, fundamentalmente, para el disparo de Triacs.
CONDICIONES DE CONMU TACION.
PRINCIPIO PRINCIPIO DE OPERA CIÓN CIÓN Y CUR VA CARACTERISTICA.
La operación del DIAC consiste fundamentalmente en llevar la estructura NPN hasta un voltaje de ruptura equivalente al BV CEO CEO del transistor bipolar. Debido a la simetría de
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TIPOS TIPOS DE DIAC:
DIAC de tres 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. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.
CARA CTERÍSTICAS DE LOS DIAC.
Y A PLICA CIONES
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. La forma más simple de utilizar estos contr oles es empleandoel 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 semi ciclo positivo y otra en el negativo.
DIAC DIAC d e cuat ro capas:
Consiste en dos diodos Shockley conectados en anti-paralelo, lo que le da la característica bidireccional. Su aplicación tiene como dispositivo de disparo bidireccional para el TRIAC. FAB RICACION DE DE LOS DIACs.
La fabricación de los diacs se basa en unir materiales cristalinos semiconductores positivados y negativados, como el silicio y el germanio, después de un tratamiento específico. Para que los materiales cristalinos sean semiconductores, se les dopa (introduce en su interior) con partículas negativas o positivas, según se requiera convertir el cristal semiconductor en negativo o positivo.
CIRCUITO PRACTICO CON DIAC.
Aquí podemos observar como el DIAC permite disparar tanto en el semiperíodo positivo como el negativo. Bloqueo y Disparo. En estas formas de onda podemos ver el momento cuando disparamos el Tiristor y a partir de ese momento pasa a conducir, en la señal de arriba vemos como se “queda” toda la señalen la RL, de esta manera controlamos la potencia a entregar a la carga.
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curva característica Voltaje-Corriente; por ejemplo, si se desea tener ángulos de disparo diferentes en los semiciclos positivos y negativos, se puede conectar un diodo un diodo Zener Zener entre la compuerta G y la terminal T1, con la finalidad de que el voltaje el voltaje de ruptura directo llegue hasta el valor de voltaje de voltaje deldiodo deldiodo Zener, Zener, mientras que el voltaje el voltaje de ruptura inverso no se modifica. Con esto, se logra modificar el voltaje de ruptura original a uno determinado por el "usuario" para una aplicación cualquiera, aunque no es común tener diferentes ángulos de ruptura.
PARA METROS PRINCIPALES PRINCIPALES DEL DATASHEET.
B. SBS Es un tiristor del tipo bidireccional, que está compuesto por dos tiristores unidireccionales o SUS conectados en anti paralelo. Al igual que los tiristores UJT, PUT y SUS.
Símbolo del SBS. FAB RICACION RICACION DE LOS SBS.
Como casi todos los familiares de los tiristores, el SBS cuenta con tres conexiones: la compuerta (G), el ánodo o terminal 1 (A1 o T1) y el ánodo o terminal 2 (A2 o T2). Una característica muy especial de este dispositivo es que no es una versión modificada de un diodo un diodo con sus capas NPNP, sino más bien está compuesto internamente por transistores, diodos transistores, diodos Zener Zener y resistencia sinternas, sinternas, y que además vienen fabricados como circuitos integrados.
CURVA CARA CTERISITI CTERISITICA. CA.
Un SBS puede dispararse con la compuerta conectada o desconectada; esta terminal solamente proporciona mayor flexibilidad en el disparo y por tanto altera sus características de voltaje-corriente. Si se comparara esta curva característica con la de un DIAC, se podría observar que son muy similares; sin embargo, la curva del SBS tiene una región de resistencia de resistencia negativa más pronunciada, lo que significa que su caída de voltaje de voltaje es mucho más drástica después de llegar a su estado de conducción. Usualmente, el voltaje el voltaje de ruptura de un SBS se encuentra entre los 7 y 9 voltios, cuyo voltaje cuyo voltaje es mucho menor que el de un DIAC. un DIAC.
VENTAJA VENTAJA S DEL SB S.
Además de su caída de voltaje de voltaje más drástica debido a su región de resistencia negativa, lo cual permite una conmutación más rápida, el SBS es mucho más estable térmicamente y más simétrico que su familiar cercano, el DIAC. el DIAC.
Uso de la compuerta del SBS para modificar la curva característica de un SBS
Estabilidad térmica: Esto significa que ante incrementos de temperatura, de temperatura, el SBS mantiene un voltaje un voltaje muy estable; de acuerdo con la hoja de especificaciones de
La compuerta de un SBS es usada para alterar el comportamiento mostrado en la
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la compañía POWEREX, POWEREX, el modelo BS08D-T112 cuenta con un coeficiente de temperatura de temperatura de 0.01%/°C. En otras palabras, por cada grado centígrado que varíe la temperatura la temperatura del dispositivo, su voltaje su voltaje de ruptura cambiará en un 0.01%, convirtiéndolo en un dispositivo muy estable térmicamente hablando.
PARA METROS PRINCIPALES PRINCIPALES DEL DATASHEET.
3. CONCLUSION.
Simetría: Cuando
se menciona que el SBS es simétrico, es porque los voltajes los voltajes de ruptura en los semiciclos positivos y negativos son iguales o casi iguales. Esto se puede verificar en la señal de salida de un SBS: sus ángulos de disparo en los dos semiciclos son prácticamente iguales.
Hoy en día los tiristores son los tipos de semiconductores más usados en aplicaciones de electrónica de potencia, especialmente el SCR y el TRIAC, estos dos por su bajo costo, esquemas sencillos de disparo, excelentes tiempos de conmutación y altas capacidades en manejo de potencia.
CIRCUITO DE DISPAR DISPAR O DE UN SBS.
Los tiristores tienen un sin número de aplicaciones en DC y AC según el tipo de carga que se quiera controlar, desde circuitos manejando unos pocos miliamperios hasta circuitos de potencia manejando miles de amperios.
Se puede regular la corriente que circula por la compuerta del SBS y por lo tanto permite ajustar su ángulo de disparo y la potencia entregada a una carga cualquiera. Nótese que los ángulos de disparo en los dos semiciclos son iguales. En el segundo y tercer circuito se controla indirectamente la potencia entregada a la carga, al controlar directamente el disparo de un SCR un SCR y TRIAC, respectivamente. Dependiendo de los valores de resistencias y capacitancias seleccionados, así mismo será el tiempo de carga y descarga del condensador del condensador (constante RC); al cargarse el condensador hasta un voltaje determinado, el SBS se disparará y le entregará pulsos de voltaje de voltaje al SCR al SCR o TRIAC para que se disparen y le entreguen la potencia a la carga. El segundo circuito es comúnmente utilizado para el control de motores de motores DC, DC, mientras que el tercero es frecuentemente usado para control de iluminación (luces) y calentadores eléctricos.
4. BIBLIOGRAFIA.
http://books.google.com.co/books?i d=7Yelfs7uItYC&pg=PA95&lpg=PA 95&dq=aplicaciones+de+un+tiristor +sbs&source=bl&ots=f6DQjSyLWT &sig=r_Iu2Tq6WypikG9q5rAmD4mtZA&hl=es419&sa=X&ei=qLAfU476M5CMkAf enIHIBw&ved=0CC0Q6AEwAQ#v= onepage&q=aplicaciones%20de%2 0un%20tiristor%20sbs&f=false
http://www.slideshare.net/Boytronic /tiristores-caractersticasaplicaciones-y-funcionamiento http://www.slideshare.net/diegogg9 3/presentacin1-13694385 http://www.profesormolina.com.ar/t utoriales/enica_pot.htm
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