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El SCR y el TRIAC

Este artículo trata de los dos más importantes componentes electrónicos de conmutación. Un SCR o TIRISTOR (thyristor en inglés) es un componente electrónico rectificador de estado sólido.

1-QUÉ ES

Este artículo trata de los dos más importantes componentes electrónicos de conmutación. Un SCR o TIRISTOR (thyristor en inglés) es un componente electrónico rectificador de estado sólido de 3 terminales: ánodo (A), cátodo (K) y un electrodo de control denominado puerta (G, gate), desarrollado por la General Electric (U.S.A.) en 1957 (10 años después de la invención del transistor bipolar de unión).

Es un dispositivo rectificador unidireccional (es decir, que deja circular la corriente eléctrica en un solo sentido: desde A hacia K como un diodo rectificador semiconductor), pero además del estado "on" (cerrado, conduciendo) del diodo común, tiene un segundo estado estable: "off" (cortado, abierto, sin conducir). Si el voltaje VGK entre G y K es el adecuado, conduce desde A hacia K.

Su nombre "SCR" (Silicon Controlled Rectifier) proviene de ser como un rectificador de silicio, pero controlado a través de G. Es la versión en estado sólido de las antiguas válvulas termoiónicas llamadas thyratron, y de ahí su nombre "thyristor": thyratron y transistor.

La versión para corriente alterna (AC, Altern Current) del tiristor es el TRIAC. Mientras que el tiristor es un diodo controlado y por lo tanto, en general se utiliza en circuitos de control de corriente continua (DC, Direct Current), el triac es como un tiristor bidireccional, para utilizar en circuitos AC.

Los terminales del triac en vez de K y A se denominan "terminal principal 1" (Main Terminal 1, MT1) y "terminal principal 2" (MT2), o simplemente "terminales 1 y 2", T1 y T2 (El electrodo de control también se denomina puerta, G, como en el tiristor).

Si el voltaje VG1 entre G y T1 es suficientemente positivo, en el primer semiciclo AC con VAK positivo (sentido "directo" o forward) conduce desde T2 hacia T1 (como lo haría un tiristor). Pero en el otro semiciclo VAK negativo (sentido "inverso" o reverse), si el voltaje VG1 es suficientemente negativo, el triac también conduce al revés, desde T1 hacia T2.

En la Figura siguiente se muestra el símbolo del SCR y el símbolo del triac, en circuitos básicos donde una fuente DC y otra AC "alimentan" a una carga a través del respectivo dispositivo de conmutación.
En la parte inferior derecha se muestran dos tiristores conectados en "anti-paralelo" (back-to-back), indicando que la función del triac puede ser implementada con dos SCRs de ese modo.


SCRTriacLoop-img

Fig. 1: Se muestran los símbolos del thyristor y del triac en 2 esquemas básicos, donde una fuente DC y otra AC alimentan una carga a través de estos dispositivos de conmutación (se han omitido los circuitos de disparo).

2-PARA QUÉ SIRVE

Además de la función de rectificación controlada del tiristor, éste y el triac sirven como dispositivos de conmutación de estado sólido en DC y en AC respectivamente. Es decir, son como interruptores (switches) pero compactos y pequeños, sin calefactor y de bajo consumo, rápidos y silenciosos, sin partes móviles ni contactos electromecánicos, sin chispas ni necesidad de mantención, y que además pueden controlarse electrónica y ópticamente.

Estos componentes se utilizan en circuitos muy diferentes, como por ejemplo controles de velocidad de motores, regulador de intensidad de iluminación de ampolletas (dimmers y luces "psicodélicas"), para activar sistemas de protección, o en convertidores de voltaje para viajes, cargadores de baterías, magnetizadores de imanes, relays de estado sólido (SSRs), controles de temperatura de hornos y de potencia de calefactores.

3-DE QUÉ ESTÁ HECHO

El tamaño de un SCR o de un TRIAC puede ser relativamente pequeño o grande, ya que como en el caso de los transistores y los circuitos integrados en general, el encapsulado (que es lo que vemos desde fuera) varía según la potencia que deban disipar y la corriente máxima de trabajo que deban tolerar. Hay algunos enormes, para más de 1500 A, de diámetros entre 5 y 10 cm y con cátodos y ánodos del grosor de un dedo. Estos pueden costar unos USD 1000 o más! Otros, en cambio, son pequeños (menos de 1 cm3), muy económicos (menos de USD 2), y operan con corrientes menores que 5A o disipando menos de 5W.

El triac BT 136-600 en encapsulado TO220 que se muestra en la Figura siguiente (sobre la esquina superior derecha de la página de un libro), cuesta unos USD 2, tiene una masa de 2g, mide menos de 3 cm de largo, y conduce hasta 4 A, en circuitos AC con voltaje de red V RMS = 380V.


Triac600BT136-img

Fig. 2: Triac BT 136-600 sobre un manual Motorola de dispositivos de disparo y de conmutación.

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