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Dispositivos de cuatro capas, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica Analógica

Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de cuatro capas (pnpn), que se utilizan para controlar grandes cantidades.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2017/2018

Subido el 25/11/2018

Jeffbyron
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Andrade K.P 1 Gavilema L.A2 Vilcasana J3
E-mail: kapao_98@hotmail.com
E-mail:lilianaadriana2015.ao@gmail.com
E-mail: jeffbyron1997@gmail.com
Dispositivos de 4 capas
(Tiristores)
Resumen-. Los tiristores son una familia de dispositivos
semiconductores de cuatro capas (pnpn), que se utilizan para
controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos
electrónicos de bajo consumo de potencia. 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.
Palabras claves: Tiristores, triac, diac, silicio, interruptor,
compuerta, diodo Shockley
Abstract Thyristors are a family of four-layer semiconductor
devices (pnpn), which are used to control large amounts of
current through electronic circuits of low power consumption.
The word thyristor, from the Greek, means door. The name is a
true reflection of the function performed by this component: a
door that allows or prevents the passage of current through it. As
transistors can operate at any point between cut and saturation,
thyristors only switch between two states: cutting and driving.
Keywords: Thyristors, triac, diac, silicon, switch, gate, Shockley
diode.
INTRODUCCION
l
a palabra tiristor viene del griego y significa
“puerta” , puesto que se comporta como una puerta
que se abre y permite el paso de corriente a través de
ella. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que
utiliza realimentación interna para producir un
nuevo tipo de conmutación. Al igual que los FET de
potencia, el SCR y el triac pueden conmutar grandes
corrientes. Por ello, la principal aplicación de estos
dispositivos es el control de grandes corrientes de
carga para motores, calentadores, sistemas de
iluminación y otras cargas semejantes.
En sí, el tiristor es un conmutador casi ideal,
rectificador y amplificador a la vez, el tiristor es un
componente idóneo en electrónica de potencia. El
Triac por su parte no es sino la variante
bidireccional.
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.
Dentro de la familia de los tiristores, trataremos los
tipos más significativos como: Diodo Shockley,
SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate
Controlled Switch), SCS (Silicon
ControlledSwitch), SCR activado por luz (LASCR),
Diac y Triac.
Objetivos
OBJETIVO GENERAL
Realizar la investigación de la estructura y
operación básicas de los dispositivos de 4 capas
mediante fuentes bibliográficas, libros y
documentos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Describir la estructura y operación básicas de
los dispositivos de 4 capas.
Discutir varias aplicaciones de los
dispositivos de 4 capas.
Simular circuitos electrónicos con
dispositivos de 4 capas.
marco teórico
1. DISPOSITIVO DE CUATRO CAPAS
(TIRISTORES)
Una familia de dispositivos conocidos como
tiristores se construye con cuatro capas
semiconductoras (pnpn). Estos dispositivos actúan
como circuitos abiertos capaces de soportar cierto
voltaje nominal hasta que son disparados. Cuando
son disparados, se encienden y se convierten en
trayectorias de baja resistencia para la corriente y
permanecen así, incluso después de que desaparece
el disparo.
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Universidad Técnica de Cotopaxi, 4 de julio de 2018
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Andrade K.P 1 Gavilema L.A 2 Vilcasana J^3

E-mail: kapao_98@hotmail.com E-mail:lilianaadriana2015.ao@gmail.com E-mail: jeffbyron1997@gmail.com

Dispositivos de 4 capas

(Tiristores)

Resumen-. Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de cuatro capas (pnpn), que se utilizan para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de bajo consumo de potencia. 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.

Palabras claves: Tiristores, triac, diac, silicio, interruptor, compuerta, diodo Shockley

Abstract – Thyristors are a family of four-layer semiconductor devices (pnpn), which are used to control large amounts of current through electronic circuits of low power consumption. The word thyristor, from the Greek, means door. The name is a true reflection of the function performed by this component: a door that allows or prevents the passage of current through it. As transistors can operate at any point between cut and saturation, thyristors only switch between two states: cutting and driving.

Keywords: Thyristors, triac, diac, silicon, switch, gate, Shockley diode.

INTRODUCCION

l

a palabra tiristor viene del griego y significa “puerta” , puesto que se comporta como una puerta que se abre y permite el paso de corriente a través de ella. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que utiliza realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación. Al igual que los FET de potencia, el SCR y el triac pueden conmutar grandes corrientes. Por ello, la principal aplicación de estos dispositivos es el control de grandes corrientes de carga para motores, calentadores, sistemas de iluminación y otras cargas semejantes. En sí, el tiristor es un conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, el tiristor es un componente idóneo en electrónica de potencia. El

Triac por su parte no es sino la variante bidireccional. 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. Dentro de la familia de los tiristores, trataremos los tipos más significativos como: Diodo Shockley, SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS (Silicon ControlledSwitch), SCR activado por luz (LASCR), Diac y Triac. Objetivos

OBJETIVO GENERAL

Realizar la investigación de la estructura y operación básicas de los dispositivos de 4 capas mediante fuentes bibliográficas, libros y documentos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

  • Describir la estructura y operación básicas de los dispositivos de 4 capas.
  • Discutir varias aplicaciones de los dispositivos de 4 capas.
  • Simular circuitos electrónicos con dispositivos de 4 capas.

marco teórico

1. DISPOSITIVO DE CUATRO CAPAS

(TIRISTORES)

Una familia de dispositivos conocidos como tiristores se construye con cuatro capas semiconductoras (pnpn). Estos dispositivos actúan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto voltaje nominal hasta que son disparados. Cuando son disparados, se encienden y se convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen así, incluso después de que desaparece el disparo.

Universidad Técnica de Cotopaxi, 4 de julio de 2018

TIRISTORES

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

  • Rectificador controlado de silicio (SCR).
  • Interruptor controlado de silicio (SCS)
  • Interruptor de apagado por compuerta (GTO)
  • SCR activado por luz (LASCR).
  • Diodo Shockley
  • DIAC
  • TRIAC

Características de los tiristores

Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta. La figura 1 muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn. Los tiristores se fabrican por difusión. Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las uniones J 1 y J 3 tienen polarización directa

o positiva. La unión J 2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el tiristor está en condición de bloqueo directo o en estado desactivado llamándose a la corriente fuga corriente de estado inactivo ID. Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente

grande la unión J^2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa V BO. Dado que las uniones J 1 y J 3 ya tienen polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las tres uniones que provocará una gran

corriente directa del ánodo. Se dice entonces que el dispositivo está en estado de conducción o activado. [1]

Fig. SEQ Fig * ARABIC 1: Símbolo del tiristor Fuente: (Wittingham, 2009)

RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO

(SCR).

El rectificador controlado de silicio (SCR) es un rectificador cuyo estado lo controla la magnitud de la corriente de compuerta. El voltaje de polarización en directa a través del dispositivo determinará el nivel de la corriente de compuerta requerido para “encender” (activar) el dispositivo. Cuanto más alto sea el nivel del voltaje de polarización, menor será la corriente de compuerta requerida. [2]

Fig. SEQ Fig * ARABIC 2:(a) símbolo del SCR (b) construcción básica Fuente: (Bolyestad, 2009)

Operación básica del SCR

En la figura 3 muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento. Al aplicarse una corriente I G al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: I C = I B1. I B1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (I C1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (I B2), este a su vez causa más corriente en I C2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1. Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q y Q2 causando el encendido del SCR.

Universidad Técnica de Cotopaxi, 4 de julio de 2018