Ultima edición el 21 septiembre, 2023
El tiristor, también conocido como SCR (siglas en inglés de Silicon Controlled Rectifier), es un dispositivo semiconductor que se utiliza para controlar la corriente eléctrica en circuitos de corriente alterna (AC) y corriente directa (DC). Su función principal es permitir el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido, lo que lo convierte en un componente esencial en la electrónica de potencia.
En este artículo, nos centraremos en las características del tiristor o SCR, que son fundamentales para entender su funcionamiento y aplicaciones. Entre las características más relevantes se encuentran la capacidad de bloqueo, la corriente de disparo, la corriente de mantenimiento, la tensión de ruptura y la velocidad de conmutación. Además, también abordaremos su comportamiento en circuitos de corriente alterna y corriente directa, así como las ventajas y desventajas de su uso en comparación con otros dispositivos de potencia.
Indice de contenidos
Tipo de dispositivo
El tiristor o SCR es un tipo de dispositivo semiconductor que se utiliza en la electrónica de potencia. Este dispositivo tiene la capacidad de controlar grandes cantidades de corriente eléctrica y es comúnmente utilizado en circuitos de control de motores, fuentes de alimentación y sistemas de iluminación.
Tipos de dispositivos SCR
- SCR de disco: este tipo de dispositivo SCR se utiliza en aplicaciones de alto voltaje y corriente. Se compone de un disco de silicio dopado que tiene una estructura de capas p-n-p-n.
- SCR de película gruesa: este tipo de dispositivo SCR se utiliza en aplicaciones de baja potencia y voltaje. Se compone de una capa de silicio dopado que se deposita sobre un sustrato de vidrio o cerámica.
- SCR de película delgada: este tipo de dispositivo SCR se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia y baja potencia. Se compone de una capa de silicio dopado que se deposita sobre un sustrato de vidrio o cerámica pero con un espesor mucho menor que el SCR de película gruesa.
Características de los dispositivos SCR
- Control de corriente: el SCR puede controlar la cantidad de corriente que fluye a través de él mediante la aplicación de un pulso de disparo en su terminal de control.
- Disparo de puerta: el SCR se activa mediante la aplicación de un pulso de corriente en su terminal de puerta.
- Conmutación: el SCR puede conmutar grandes cantidades de corriente eléctrica sin generar chispas o arcos eléctricos.
- Fiabilidad: el SCR es un dispositivo semiconductor muy fiable y puede trabajar durante largos periodos de tiempo sin necesidad de mantenimiento.
En general, el tiristor o SCR es un dispositivo semiconductor muy útil y versátil que se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones de electrónica de potencia. Su capacidad para controlar grandes cantidades de corriente eléctrica lo hace ideal para su uso en sistemas de control de motores, fuentes de alimentación y sistemas de iluminación.
Conexión estructural
El tiristor o SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un dispositivo semiconductor utilizado en electrónica de potencia para controlar corrientes de alta intensidad. Una de sus características principales es la conexión estructural.
Tipo de conexión estructural
La conexión estructural del SCR puede ser en serie o en paralelo, dependiendo de la aplicación específica. La conexión en serie se utiliza para aumentar la tensión de bloqueo del dispositivo, mientras que la conexión en paralelo se utiliza para aumentar la capacidad de corriente.
Conexión en serie
En la conexión en serie, se conectan varios SCR en serie para aumentar la tensión de bloqueo del circuito. Esto se logra al sumar las tensiones de bloqueo de cada SCR. Por ejemplo, si se conectan dos SCR en serie, cada uno con una tensión de bloqueo de 500V, la tensión de bloqueo total del circuito será de 1000V.
Conexión en paralelo
En la conexión en paralelo, se conectan varios SCR en paralelo para aumentar la capacidad de corriente del circuito. Esto se logra al sumar las corrientes de cada SCR. Por ejemplo, si se conectan dos SCR en paralelo, cada uno con una corriente máxima de 50A, la capacidad de corriente total del circuito será de 100A.
Importancia de la conexión estructural
La conexión estructural es importante porque permite adaptar el tiristor a las necesidades específicas del circuito en el que se va a utilizar. Además, una conexión incorrecta puede provocar daños al dispositivo y al circuito en general.
«La conexión estructural del SCR es crucial para su correcto funcionamiento en el circuito en el que se va a utilizar.»
La conexión puede ser en serie o en paralelo, dependiendo de la aplicación, y es importante tener en cuenta la conexión correcta para evitar daños al dispositivo y al circuito en general.
Funcionamiento
El tiristor, también conocido como SCR (del inglés Silicon Controlled Rectifier), es un dispositivo semiconductor que se utiliza para controlar el flujo de corriente en un circuito eléctrico. Su funcionamiento se basa en la capacidad de los materiales semiconductores para actuar como interruptores electrónicos, es decir, para permitir o bloquear el paso de la corriente.
Cómo funciona el tiristor
El tiristor consta de cuatro capas de material semiconductor, que se alternan entre P (positiva) y N (negativa). Estas capas se conectan en serie mediante tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G).
El funcionamiento del tiristor se puede dividir en tres partes:
- Estado de bloqueo: En este estado, no fluye corriente a través del tiristor, ya que la unión P-N-P-N se comporta como un diodo inverso. Es decir, el ánodo es negativo en relación al cátodo y la corriente no puede fluir. Para desbloquear el tiristor y permitir el paso de la corriente, es necesario aplicar una corriente positiva en la puerta (G).
- Estado de conducción: Una vez que se ha aplicado la corriente en la puerta (G), se produce un flujo de corriente en la unión P-N-P, que provoca un aumento de la corriente en la unión N-P-N. Este aumento de corriente hace que el tiristor se mantenga en estado de conducción, incluso si se elimina la corriente en la puerta (G). El tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente a través de él disminuya por debajo de un valor mínimo llamado corriente de mantenimiento.
- Estado de bloqueo por retroalimentación negativa: Para desbloquear el tiristor y volver al estado de bloqueo, es necesario disminuir la corriente que fluye a través de él por debajo del valor de corriente de mantenimiento. Esto se puede hacer mediante una retroalimentación negativa, por ejemplo, mediante un diodo conectado en paralelo con el tiristor. Cuando la corriente a través del diodo disminuye por debajo del valor de corriente de mantenimiento, el tiristor se bloquea automáticamente.
Características del funcionamiento del tiristor
Las principales características del funcionamiento del tiristor son:
- Rapidez de conmutación: El tiempo que tarda el tiristor en pasar del estado de bloqueo al estado de conducción y viceversa es muy corto, del orden de microsegundos. Esto permite su uso en aplicaciones de alta frecuencia.
- Capacidad de soportar altas corrientes y voltajes: Los tiristores pueden soportar corrientes de hasta varios miles de amperios y voltajes de hasta varios miles de voltios.
- Funcionamiento en corriente continua o alterna: Los tiristores pueden utilizarse tanto en circuitos de corriente continua como de corriente alterna.
- Control de la corriente mediante la puerta: La corriente que fluye a través del tiristor puede controlarse mediante la corriente aplicada en la puerta. Esto permite su uso en aplicaciones de control de potencia.
Su capacidad de soportar altas corrientes y voltajes, su rapidez de conmutación y su capacidad de control de la corriente lo convierten en un componente fundamental en muchas aplicaciones de control de potencia.
Características de control
Cuando hablamos de tiristores o SCR (Silicon Controlled Rectifier), nos referimos a un dispositivo electrónico que se utiliza para controlar la corriente eléctrica en circuitos de potencia. Una de las características más importantes del SCR es su capacidad de controlar la corriente eléctrica en un solo sentido.
Características de control del SCR
Las características de control del SCR son las siguientes:
- Tensión de control: Es la tensión que se aplica en la compuerta del SCR para que se active y permita el paso de corriente eléctrica.
- Corriente de control: Es la corriente que fluye por la compuerta del SCR para que se active.
- Tiempo de retardo: Es el tiempo que transcurre desde que se aplica la tensión de control hasta que el SCR se activa.
- Tiempo de subida: Es el tiempo que tarda el SCR en alcanzar su corriente máxima después de que se ha activado.
- Tiempo de apagado: Es el tiempo que transcurre desde que se elimina la tensión de control hasta que el SCR deja de conducir corriente eléctrica.
- Corriente de mantenimiento: Es la corriente mínima que debe fluir por el SCR para que se mantenga activo.
Es importante tener en cuenta que cada tipo de SCR puede tener características de control diferentes, por lo que es necesario conocer las especificaciones técnicas del dispositivo que se va a utilizar.
Ejemplo de aplicación de las características de control del SCR
Imaginemos que necesitamos controlar la velocidad de un motor eléctrico utilizando un SCR. Para ello, necesitamos seleccionar un SCR que cumpla con las especificaciones requeridas para esta aplicación, como la corriente y la tensión máxima que soporta el motor.
Una vez seleccionado el SCR, debemos tener en cuenta las características de control del dispositivo para programar su funcionamiento de acuerdo a nuestras necesidades. Por ejemplo, si queremos que el motor gire a una velocidad determinada, debemos aplicar la tensión de control adecuada en la compuerta del SCR y ajustar el tiempo de retardo y el tiempo de subida para que el motor alcance la velocidad deseada.
Es importante conocerlas para poder utilizar el dispositivo de manera eficiente y segura.
Aplicaciones típicas
- Control de potencia: El tiristor es ampliamente utilizado en aplicaciones que requieren una alta capacidad de control de potencia, como en la regulación de velocidad de motores eléctricos, iluminación de alto voltaje, control de calentadores eléctricos, entre otros.
- Rectificación de corriente: El SCR es muy útil en la rectificación de corriente alterna a corriente continua, ya que puede manejar grandes corrientes y voltajes. Esto se utiliza en fuentes de alimentación de alta potencia y en la carga de baterías.
- Protección eléctrica: El tiristor se utiliza en dispositivos de protección eléctrica, como en los interruptores de sobrecarga y en los dispositivos de protección contra sobretensiones. Esto es posible gracias a su capacidad de desconectar rápidamente el circuito cuando se detecta una sobrecarga o un cortocircuito.
- Control de iluminación: El SCR se utiliza en el control de iluminación en lugares como teatros, museos y otros lugares de exhibición. Esto se logra mediante la regulación de la cantidad de corriente que fluye a través de las lámparas.
- Control de temperatura: El tiristor también se utiliza en el control de temperatura en aplicaciones como hornos y calderas. Esto se logra mediante la regulación de la cantidad de energía que se suministra a la fuente de calor.
Desde la regulación de la velocidad de los motores eléctricos hasta el control de la iluminación en los teatros, el tiristor es una herramienta fundamental para el control de energía eléctrica en una amplia variedad de aplicaciones.
Características eléctricas
El tiristor, también conocido como SCR (Silicon Controlled Rectifier), es un dispositivo semiconductor que se utiliza en la electrónica de potencia. Es un componente muy útil en circuitos que requieren un control de voltaje y corriente. A continuación, se describen las principales características eléctricas del tiristor:
1. Voltaje de ruptura
El voltaje de ruptura es el valor máximo de voltaje que el tiristor puede soportar sin sufrir daños. Este valor se especifica en la hoja de datos del componente y se representa con la letra VBO. El voltaje de ruptura es una característica importante a tener en cuenta al seleccionar un tiristor para una aplicación específica.
2. Corriente de mantenimiento
La corriente de mantenimiento es la corriente mínima que debe circular por el tiristor para mantenerlo en estado de conducción una vez que se ha activado. Si la corriente de mantenimiento no se mantiene, el tiristor se apagará y dejará de conducir. Este valor se representa con la letra IH y se especifica en la hoja de datos del componente.
3. Corriente de pico
La corriente de pico es la corriente máxima que el tiristor puede soportar durante un corto período de tiempo. Este valor se representa con la letra ITM y se especifica en la hoja de datos del componente. La corriente de pico es una característica importante a tener en cuenta al seleccionar un tiristor para aplicaciones de alta corriente, como en sistemas de control de motores.
4. Tiempo de retardo
El tiempo de retardo es el tiempo que transcurre desde que se aplica una señal de activación al tiristor hasta que comienza a conducir. Este valor se representa con la letra td y se especifica en la hoja de datos del componente. El tiempo de retardo es una característica importante a tener en cuenta en aplicaciones en las que el tiempo de respuesta es crítico, como en sistemas de control de velocidad.
5. Tiempo de apagado
El tiempo de apagado es el tiempo que transcurre desde que se quita la señal de activación al tiristor hasta que deja de conducir. Este valor se representa con la letra tq y se especifica en la hoja de datos del componente. El tiempo de apagado es una característica importante a tener en cuenta en aplicaciones en las que se requiere un apagado rápido, como en sistemas de protección contra sobretensiones.
Las características eléctricas descritas anteriormente son importantes a tener en cuenta al seleccionar un tiristor para una aplicación específica. Tener un conocimiento profundo de estas características ayudará a los diseñadores de circuitos a elegir el componente adecuado para su aplicación.
Ventajas y desventajas
Introducción
El tiristor o SCR es un dispositivo semiconductor que se utiliza principalmente como interruptor o rectificador en circuitos de potencia. A continuación, se explicarán las ventajas y desventajas de este componente electrónica.
Ventajas
- El tiristor es un dispositivo de bajo costo y fácil de fabricar en comparación con otros dispositivos de potencia.
- Permite el control de la corriente y el voltaje en circuitos de potencia, lo que lo hace muy útil en aplicaciones de control de velocidad de motores.
- Es muy resistente y puede soportar altas temperaturas y altos niveles de corriente, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones de alta potencia.
- Es muy eficiente en la conversión de energía eléctrica, lo que significa que pierde muy poca energía en forma de calor durante su operación.
- Es capaz de manejar grandes corrientes de carga, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones de alta potencia, como la alimentación de motores y equipos de alta potencia.
Desventajas
- El tiristor no es adecuado para aplicaciones de baja potencia debido a su alta corriente de fuga y su pérdida de energía en forma de calor.
- No es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia debido a su tiempo de encendido y apagado, lo que limita su velocidad de conmutación.
- El SCR es un dispositivo unidireccional, lo que significa que solo puede conducir corriente en una dirección. Esto lo hace inadecuado para aplicaciones en las que se requiere la inversión de corriente, como la carga de baterías.
- El tiristor no es adecuado para aplicaciones en las que se requiere un control continuo de la corriente, ya que solo se puede encender y apagar en momentos específicos.
- Es susceptible a la sobretensión y la sobrecorriente, lo que puede dañar el dispositivo y provocar fallas en el circuito.
Conclusiones
Sin embargo, también tiene limitaciones en términos de su velocidad de conmutación, su capacidad para controlar continuamente la corriente y su susceptibilidad a la sobretensión y la sobrecorriente. Es importante elegir el dispositivo adecuado para la aplicación específica para garantizar un funcionamiento confiable y seguro del circuito.
Ventajas y desventajas
Introducción
El tiristor o SCR es un dispositivo semiconductor que se utiliza principalmente como interruptor o rectificador en circuitos de potencia. A continuación, se explicarán las ventajas y desventajas de este componente electrónica.
Ventajas
- El tiristor es un dispositivo de bajo costo y fácil de fabricar en comparación con otros dispositivos de potencia.
- Permite el control de la corriente y el voltaje en circuitos de potencia, lo que lo hace muy útil en aplicaciones de control de velocidad de motores.
- Es muy resistente y puede soportar altas temperaturas y altos niveles de corriente, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones de alta potencia.
- Es muy eficiente en la conversión de energía eléctrica, lo que significa que pierde muy poca energía en forma de calor durante su operación.
- Es capaz de manejar grandes corrientes de carga, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones de alta potencia, como la alimentación de motores y equipos de alta potencia.
Desventajas
- El tiristor no es adecuado para aplicaciones de baja potencia debido a su alta corriente de fuga y su pérdida de energía en forma de calor.
- No es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia debido a su tiempo de encendido y apagado, lo que limita su velocidad de conmutación.
- El SCR es un dispositivo unidireccional, lo que significa que solo puede conducir corriente en una dirección. Esto lo hace inadecuado para aplicaciones en las que se requiere la inversión de corriente, como la carga de baterías.
- El tiristor no es adecuado para aplicaciones en las que se requiere un control continuo de la corriente, ya que solo se puede encender y apagar en momentos específicos.
- Es susceptible a la sobretensión y la sobrecorriente, lo que puede dañar el dispositivo y provocar fallas en el circuito.
Conclusiones
Sin embargo, también tiene limitaciones en términos de su velocidad de conmutación, su capacidad para controlar continuamente la corriente y su susceptibilidad a la sobretensión y la sobrecorriente. Es importante elegir el dispositivo adecuado para la aplicación específica para garantizar un funcionamiento confiable y seguro del circuito.
En resumen, el tiristor o SCR es un componente semiconductor que se utiliza ampliamente en la electrónica de potencia debido a sus características únicas. Entre ellas, destacan su capacidad para controlar grandes corrientes y voltajes, su alta eficiencia y su bajo costo. Además, su diseño simple y robusto lo convierte en una opción ideal para aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia. En definitiva, el tiristor se ha convertido en un componente esencial en la industria eléctrica y electrónica, y su uso continuará creciendo en el futuro.
En conclusión, las características del tiristor o SCR son fundamentales para el correcto funcionamiento de circuitos de potencia y control de carga. Entre sus principales propiedades destacan su capacidad de controlar la corriente y la tensión, su bajo costo y su alta fiabilidad. Además, su capacidad de bloqueo y conducción unidireccional, y su capacidad de soportar altas temperaturas y corrientes hacen de los tiristores una opción ideal para aplicaciones de alta potencia y voltaje. Sin embargo, es importante tener en cuenta las limitaciones de estos dispositivos, como su baja velocidad de conmutación y su susceptibilidad a la sobretensión y el sobrecalentamiento, para evitar daños en los equipos y asegurar un rendimiento óptimo.
