Fundamentos y Funcionamiento del Tiristor: Dispositivos de Potencia

El Tiristor: Definición y Origen

El tiristor, obtenido en EE. UU. en 1957, es un elemento semiconductor cuya característica es similar a la antigua válvula tiratrón.

Ventajas principales

• No necesita precalentamiento.
• Volumen reducido.
• Gran resistencia y fiabilidad.
• Insensibilidad a las sobrecargas.
• Vida media muy larga.
• Velocidad elevada de conmutación.

Familia de los Tiristores

• TRIAC: Derivan de los tiristores y son bidireccionales.
• Fototiristor (LASCR): Es un conmutador controlado por silicio mediante luz.
• Tiristor bloqueable (GTO): Dispositivo de silicio con capacidad de bloqueo.
• Otros dispositivos: Conmutador unilateral de silicio, bilateral y diodo Shockley de cuatro capas.

Estructura y Funcionamiento

Estructura del tiristor

Está formado por 4 capas semiconductoras de silicio (P y N) alternativamente dispuestas.

Funcionamiento

Cuando el tiristor no tiene polarización en la puerta, la corriente que lo atraviesa se debe a la formación térmica de pares electrón-hueco. Una vez que el tiristor ha disparado, la puerta deja de ejercer control; la tensión es de 0,8 V.

Curvas Características

Curva característica principal

Cuando la tensión V es cero, también lo es la intensidad I. Al ir aumentando la tensión en sentido directo, al alcanzar un valor mínimo, se produce el cebado.

Curva de disparo

Si el tiristor no se ceba hasta la tensión de disparo, la corriente se encuentra en IG4, donde la tensión mínima del ánodo provoca que entre en conducción.

Características de control: Curva de dispersión

Se representa el área donde el tiristor puede ser disparado.

Límites y Operación

• Límite máximo de potencia: No se debe superar y la zona de trabajo ha de ser marcada.
• Zona de funcionamiento mínimo: Se encuentra dentro de la zona de potencia admisible.
• Descebado del tiristor: Se produce cuando se reduce la corriente del ánodo por debajo del valor de la intensidad de mantenimiento.

Tipos de tiristores

Existen de frecuencia industrial, sensibles, rápidos, el darlistor, complementario de puerta doble y fototiristor.

DIAC y TRIAC

El DIAC

Es un elemento compuesto por 2 tiristores en antiparalelo, pero sin puerta.

El TRIAC

Es un elemento compuesto por 2 tiristores conectados en antiparalelo; está formado por 6 capas semiconductoras.

Comprobación con Polímetro

Cuando no se conoce la situación de las patillas del tiristor, se miden las dos. Si se conoce la situación de las patillas, la comprobación resulta más sencilla: se comprueba el estado de la unión G-K (Puerta-Cátodo).