¿Qué es un tiristor y cómo funciona?
¿Qué es un tiristor y cómo funciona?

Para comprender cómo funciona un circuito debes conocer el propósito de cada uno de los elementos. Hoy hablaremos del funcionamiento del tiristor, diferentes tipos y modos que existen y sus características. Intentaremos explicar todo lo más claramente qué es un tiristor para que sea comprensible incluso para los principiantes en la materia.

¿Qué es un tiristor, su dispositivo y designación en el diagrama?

Un tiristor es un elemento semiconductor que tiene solo dos estados: «abierto» (si pasa corriente) y «cerrado» (sin corriente). Además, ambos estados son estables, es decir, la transición ocurre solo bajo ciertas condiciones. La conmutación en sí es muy rápida, aunque no instantánea.

¿Cómo son los tiristores?

Por su forma de funcionamiento, se puede comparar con un interruptor o una llave. El tiristor cambia con la ayuda del voltaje y se apaga por la pérdida de corriente o la eliminación de la carga. El principio de funcionamiento del tiristor es fácil de entender. Puedes imaginarlo como una llave con mando eléctrico.

El tiristor suele tener tres salidas. Una de control y dos por donde circula la corriente. Cuando se aplica voltaje a la salida de control, el circuito se conmuta a través del colector de ánodo. Es decir, es comparable a un transistor. La única diferencia es que para un transistor, la cantidad de corriente que pasa depende del voltaje aplicado a la salida de control. Un tiristor está completamente abierto o completamente cerrado.

Apariencia

La apariencia del tiristor depende de la fecha de su producción. El cátodo y el electrodo de control se encuentran en la «parte inferior» o «tapa» (este adecuado). Además, el electrodo de control es de menor tamaño. El ánodo puede estar en el lado opuesto del cátodo, o sobresalir de lado por debajo de la arandela que está en la caja.

Los tiristores modernos pueden encontrarse en tiendas como tme.eu. Son un pequeño rectángulo de plástico con una placa de metal en la parte superior y tres alfileres en la zona inferior. En la versión moderna, hay un inconveniente: debe buscar en la descripción cuál de las salidas es el ánodo, dónde están el cátodo y el electrodo de control. Por regla general, el primero es el ánodo, luego el cátodo y el extremo derecho es el electrodo. Pero esto suele ser, es decir, no siempre.

Principio de funcionamiento

Según el principio de funcionamiento un tiristor también se puede comparar con un diodo. Pasará corriente en una dirección: del ánodo al cátodo, pero esto solo sucederá en el estado «abierto». En los diagramas de circuito, un tiristor parece un diodo. También hay un ánodo y un cátodo, pero también hay un elemento adicional: un electrodo de control. Por supuesto, hay diferencias en el voltaje de salida (en comparación con un diodo).

El principio de funcionamiento del tiristor en dispositivos de voltaje de CA: solo hay la parte superior de la sinusoide en la salida

En los circuitos de voltaje de CA, el tiristor pasará solo una media onda, la superior. 

El principio de funcionamiento del tiristor

El estado inicial del elemento es cerrado. La «señal» para la transición al estado «abierto» es la aparición de voltaje entre el ánodo y la salida de control. Hay dos formas de devolver el tiristor al estado «cerrado»:

  • Quitar la carga.
  • Reducir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento.

En circuitos con voltaje alterno, por regla general, el tiristor se reinicia según la segunda opción. La corriente alterna en la red doméstica tiene forma sinusoidal cuando su valor se aproxima a cero y se produce un reset. En los circuitos alimentados por fuentes de corriente continua, es necesario quitar la energía a la fuerza o quitar la carga.

Después de eliminar el voltaje de desbloqueo, el tiristor permanece en estado abierto (la lámpara está encendida)

Es decir, el tiristor funciona en circuitos con voltaje constante y alterno de diferentes maneras. En un circuito de tensión constante, después de la aparición de una tensión corta entre el ánodo y el terminal de control, el elemento pasa al estado «abierto». Entonces puede haber dos escenarios:

  • El estado «abierto» se mantiene incluso después de que se haya perdido el voltaje de salida del control del ánodo. Esto es posible si el voltaje aplicado al terminal de control del ánodo es mayor que el voltaje de no disparo (este dato se encuentra en las especificaciones técnicas). El paso de corriente a través del tiristor se detiene, de hecho, solo al romper el circuito o apagar la fuente de alimentación. Además, el apagado/circuito abierto puede ser de muy corta duración. Después de restaurar el circuito, no fluye corriente hasta que el pin de control del ánodo se carga de energia nuevamente.
  • Después de que se elimina el voltaje (es menor que el de desbloqueo), el tiristor pasa inmediatamente al estado «cerrado».

Entonces, en los circuitos de CC, hay dos opciones para usar un tiristor: con y sin mantener el estado abierto. Pero con mayor frecuencia se usan de acuerdo con el primer tipo, cuando permanece abierto.

Si hablamos de la estructura interna, estas son tres transiciones PNPN.

El principio de funcionamiento del tiristor en los circuitos de CA es diferente. Si el voltaje se aplica constantemente al ánodo-cátodo, en la salida del tiristor obtenemos pulsos de corriente que van a cierta frecuencia. Así funcionan las fuentes de alimentación conmutadas. Con la ayuda de un tiristor, convierten la sinusoide en pulsos.

Chequeo de salud

Puede verificar el tiristor con un multímetro o creando un circuito de prueba simple. Si tiene especificaciones técnicas frente a sus ojos al marcar, al mismo tiempo puede verificar la resistencia de transición.

Uno de los tipos: potencia T122-25

Llamar con un multímetro

Primero, analicemos la marcación con un multímetro. Pasamos el dispositivo al modo de marcación.

En los multímetros digitales hay un modo de continuidad que le permite verificar dispositivos semiconductores

  • Al conectar las sondas al ánodo y al cátodo, el dispositivo debe mostrar un abierto: «1» u «OL», según el multímetro. Si se muestran otros indicadores en al menos una dirección, el tiristor está roto.
  • Entre el ánodo y el electrodo de control (salida) debe haber una pequeña resistencia en una de las direcciones. En el contrario – romper. Si en ambas direcciones hay una ruptura o una ligera resistencia, el elemento está dañado.

Tenga en cuenta que el valor de resistencia para diferentes series es diferente; no debe prestar especial atención a esto. Si quieres comprobar la resistencia de las transiciones, mira en las especificaciones técnicas.

Esquema para verificar el rendimiento de un tiristor con un multímetro.

La figura muestra los esquemas de prueba. La imagen del extremo derecho es una versión mejorada con un botón que se instala entre el ánodo y el pin de control. Para que el multímetro registre la corriente que circula por el circuito, presione brevemente el botón.

Usar una bombilla y una fuente de CC (una batería también funcionará)

Si no hay un multímetro, puede verificar el tiristor con una bombilla y una fuente de alimentación. Incluso una batería normal o cualquier otra fuente de voltaje constante servirá. Eso es solo que el voltaje debería ser suficiente para encender la bombilla. Necesitará más resistencia o un trozo de alambre regular. Un circuito simple se ensambla a partir de estos elementos:

Circuito de prueba de tiristores utilizando una bombilla y una fuente de alimentación

  • Además de la fuente de alimentación que suministramos al ánodo.
  • Conectamos una bombilla al cátodo, su segunda salida está conectada al menos de la fuente de alimentación. La lámpara no se enciende porque el termistor está bloqueado.
  • Brevemente (usando un trozo de alambre o resistencia) conectamos el ánodo y la salida de control.
  • La luz se enciende y permanece encendida aunque se retire el puente. El termistor permanece abierto.
  • Si desenrosca la bombilla o apaga la fuente de alimentación, la bombilla se apagará naturalmente.
  • Si se restablece el circuito/la alimentación, no se encenderá.

Junto con la prueba, este circuito le permite comprender el principio de funcionamiento del tiristor. Después de todo, la imagen es muy clara y comprensible.

Tipos de tiristores y sus propiedades especiales.

Las tecnologías de semiconductores aún se están desarrollando y mejorando. Durante varias décadas, han aparecido nuevos tipos de tiristores, que tienen algunas diferencias.

  • Tiristores de dinistores o diodos. Se diferencian en que sólo tienen dos conclusiones. Se abren aplicando alto voltaje al ánodo y al cátodo en forma de pulso. También se les llama «tiristores no controlados».
  • Trinistores o tiristores triodo. Tienen un electrodo de control, pero se puede aplicar un pulso de control:
    • A la salida de control y cátodo. El nombre es con control de cátodo.
    • En el electrodo de control y el ánodo. En consecuencia, el control del ánodo.

También existen diferentes tipos de tiristores según el método de bloqueo.

Conductividad

Dijimos que los tiristores conducen la corriente en una sola dirección. No hay conducción inversa. Dichos elementos se denominan no conductores inversos, pero no solo existen. Hay otras opciones:

  • Tienen un voltaje inverso bajo, se llaman conductores inversos.
  • Con conductividad inversa no normalizada. Poner en circuitos donde no puede ocurrir voltaje inverso.
  • Triacs. tiristores simétricos. Conduce la corriente en ambas direcciones.

Se distinguen principalmente por el tipo de conductividad y el método de control.

Los tiristores pueden operar en modo clave. Es decir, cuando llega un pulso de control, aplicar corriente a la carga. La carga, en este caso, se calcula en función del voltaje abierto. Es conveniente colocarles un radiador, para un enfriamiento más rápido.

Clasificación por modos especiales de funcionamiento

También se pueden distinguir las siguientes subespecies de tiristores:

  • Bloqueable y no bloqueable. El principio de funcionamiento de un tiristor no bloqueable es algo distinto. Está en estado abierto cuando el signo positivo se une al ánodo, el signo negativo se aplica al cátodo. Cambia al estado cerrado cuando se invierte la polaridad.
  • Actuación rápida. Tienen un tiempo de transición corto de un estado a otro.
  • Legumbres. Pasa muy rápidamente de un estado a otro, se utiliza en circuitos con modos de funcionamiento pulsados.

El objetivo principal es encender y apagar una carga potente utilizando señales de control de baja potencia.

El principal campo de uso de los tiristores es como llave electrónica que sirve para cerrar y abrir un circuito eléctrico. En general, muchos dispositivos familiares se basan en tiristores. Por ejemplo, una guirnalda con luces de marcha, rectificadores, fuentes de corriente de impulso, rectificadores y muchos otros.

Características y su significado.

Algunos tiristores pueden conmutar corrientes muy altas, en cuyo caso se denominan tiristores de potencia. Están hechos en metal para evitar lo másimo posible el calentamiento. Los modelos pequeños con carcasa de plástico suelen ser opciones de bajo consumo que se utilizan en circuitos de baja corriente. Pero siempre hay excepciones. Entonces, para cada objetivo específico, se selecciona la opción requerida. Ellos seleccionan, por supuesto, de acuerdo con los parámetros. Aquí están los principales:

  • Corriente directa máxima. Para modelos potentes, puede llegar a cientos de amperios.
  • Corriente inversa máxima permitida. No está indicado para todos los tipos, solo para los de conductividad inversa.
  • Voltaje directo Esta es la caída de voltaje máxima permitida en el estado abierto durante el paso de la corriente máxima.
  • Voltaje de encendido. El nivel mínimo de la señal de control en el que funcionará el tiristor. Ejemplo de función
  • Manteniendo la corriente. Si la corriente que fluye a través del ánodo-cátodo está por debajo de este valor, el dispositivo entra en un estado bloqueado.
  • Corriente mínima de la señal de control. Al aplicar corriente por debajo de este valor, el elemento no se abrirá.
  • Corriente máxima de control. Si se excede este parámetro, la unión fallará.
  • Poder disipado. Determina la cantidad de carga conectada.

También hay un parámetro dinámico: el tiempo de transición del estado cerrado al abierto. En algunos esquemas, esto es importante. También se puede indicar el tipo de velocidad: por tiempo de desbloqueo o por tiempo de bloqueo.

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