Diacs, triacs y tiristores

El uso de diacs, triacs y tiristores no se reduce únicamente al control de la potencia eléctrica, sino que por sus características tienen una gran difusión en el disparo, gobierno y control de salida en equipos de automatización.

Los interruptores estáticos pueden definirse como aquellos dispositivos semiconductores que permiten la regulación y el control de la potencia eléctrica.

El Diac

Símbolo del DIAC

Símbolo del DIAC


El Diac posee una constitución interna semejante a la asociación de dos diodos multiunión en antiparalelo.

Diac y asociación de dos diodos multiunión en antiparalelo

Diac y asociación de dos diodos multiunión en antiparalelo

Dada su naturaleza, la curva característica tensión-corriente de un Diac se asemeja a la resultante de la asociación de las respectivas curvas de ambos diodos. Si bien, las características propias de los diodos multiunión del Diac introducen en ella ciertas peculiaridades.

En el gráfico se compara la curva característica (I-V) de Diac con la correspondiente a un simple acoplamiento antiparalelo de los dos diodos.

Curvas características DIA

Al polarizar al Diac con una tensión directa VD suficientemente elevada como para alcanzar el nivel de ruptura VBO (Break-over voltage), éste pasa a estado conductor.

Como se observa en la curva característica, a partir del instante en el que se supera la tensión de ruptura VBO, la conducción es proporcional a valores de VD que pueden ser inferiores a VBO Es decir:
– El disparo requiere una tensión VD VBO.
– Una vez cebado el Diac, la corriente ID es proporcional a VD cuyo valor es inferior a VBO.

Así pues, una vez disparado, el Diac actúa pilotado por una VD relativamente baja y permanece en estado de activación.

Para devolverlo al estado de reposo es necesario aplicar una VD £ 0 voltios. Si VD disminuye hasta un valor negativo igual a – VBO, el proceso se repite, pero esta vez en el diodo opuesto. En tal caso – VD constituirá la tensión directa para el segundo diodo.

El Diac en los circuitos electrónicos

El método de trabajo con los Diacs supone prever el consecuente disparo para llevarlos al estado de conducción. Esto se consigue, normalmente, sumando a la señal de entrada los impulsos de disparo (ver figura). De esta forma la respuesta del diac aparece durante el intervalo comprendido entre el disparo y el descebado (paso por VD = 0)

La regulación de potencia se consigue a partir de la distribución de los impulsos de disparo. En el gráfico se observa que a medida que los impulsos se desplazan hacia la derecha, la potencia que llega a la carga es menor, puesto que el Diac bloquea la señal de entrada durante un intervalo mayor.

Este procedimiento no es general, ya que la propia señal de entrada puede poseer una tensión de pico capaz de cebar el Diac.

De todo lo expuesto se deduce que el Díac es un interruptor estático capaz de regular la potencia a consumir por una carga. Se utiliza en circuitos de corriente alterna (CA).

El Triac

El triac es un dispositivo semiconductor semejante al Diac, aunque controlado por medio de un tercer terminal denominado puerta.

Las curvas características son semejantes a las del Diac, con la salvedad de que, en este caso, existe una entrada suplementaria para el control del disparo. Semejante característica queda cla ramente denotada en su símbolo eléctrico. El Triac se utiliza fundamentalmente para la regulación de potencia eléctrica en circuitos de corriente alterna. Interviene en circuitos de gobierno de motores,
hornos, etc.

Símbolo del Triac

Símbolo del Triac

También cubre las aplicaciones de activación controlada de circuitos eléctricos y electrónicos. En este ámbito es clásica la utilización del Triac en circuitos de alarma excitados por la luz, por contacto, etc.

La señal de control se aplica entre la puerta G y uno de los terminales activos.

Tiristores

Un Tiristor o SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un interruptor estático para corriente continua (CC) controlado mediante un tercer terminal denominado puerta.

Comparativamente, cabe considerarlo como un Triac unidireccional, esto es: con polaridad en el circuito principal.

Símbolo del Tiristor

Internamente consta de un diodo de triple unión (4 capas semiconductoras) con una conexión de control en una de las uniones centrales. Este terminal – denominado puerta- puede acceder a una zona P o N, dependiendo del tipo de Tiristor.

Si el electrodo de control accede a una región N (ver figura), el aporte de electrones a esta región favorece el estado de conducción en la unión J2, compensando en parte la barrera de iones que actúa de obstáculo.

En consecuencia, un aumento en la polarización correcta de la puerta repercute en una disminución del umbral de disparo. De esta forma es posible, mediante el tercer terminal, controlar la conducción (en sentido directo) a través del diodo principal.

Gráficamente la actuación del terminal de control desplaza hacia la izquierda (disminuye) la tensión de basculación o de disparo directo del Tiristor. Al polarizar favorablemente el terminal de puerta G, la unión media J2 presenta progresivamente una menor oposición al paso de corriente y, por ello, el diodo de triple unión se hace conductor con una tensión de disparo paulatinamente inferior a VBO (tensión típica de basculación dejando al aire el electrodo de control).

Aplicaciones del tiristor

Las aplicaciones del Tiristor coinciden por lo general con las especificadas para el Triac, con la salvedad de que éste se utiliza en el control de potencia de circuitos de CA, mientras que el Tiris tor es para circuitos de CC.

El control de la potencia eléctrica que accede al circuito de carga se logra actuando sobre el terminal G (puerta). La actuación de control sobre la puerta puede realizarse por medio de la introducción de impulsos de cebado sincronizados adecuadamente para que la carga reciba la potencia estipulada.

En la actualidad, el Tiristor se utiliza profusamente en circuitos conversores CC-CA (onduladores), conversores CC-CC y CA-CA (conversores de frecuencia, circuitos rectificadores de tensión continua regulable, etc.).

Curva característica del tiristor

Curva característica del tiristor

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