Thyristor,
tiristor (Electrónica - Electronics ), Un dispositivo
semiconductor biestable, que puede conmutarse al estado de
conducción (y algunos también al de no conducción)
por medio de una señal aplicada al terminal de puerta.
Los tiristores tienen una constitución de cuatro capas
pnpn, y las más externas se conocen como ánodo
y cátodo, como indica la figura a continuación
.
Fig.
Constitución básica de un tiristor
de 2 terminales.
Si
el ánodo se hace positivo respecto al cátodo,
las uniones pn a y c se polarizan en directo y por lo tanto
tienen baja resistencia, pero la unión b se polariza
en inverso, limitando así la corriente a través
del dispositivo a la corriente de fugas de dicha unión.
Sin embargo, si la tensión de ánodo aumenta
suficientemente, tiene lugar una ruptura por avalancha en
la unión central, y circula una corriente elevada a
través del dispositivo, limitada sólo por la
tensión y la resistencia del circuito externo: éste
es el estado de conducción. La tensión de ánodo
puede entonces reducirse a un valor bajo, pero el estado de
conducción persistirá hasta que la corriente
circulante caiga por debajo de un valor crítico en
el que el dispositivo se vuelve otra vez no conductor. Si
el ánodo se hace negativo respecto al cátodo,
la unión b se vuelve conductora, mientras que las a
y c se polarizan en inverso, impidiendo cualquier flujo significativo
de corriente: para estas tensiones el dispositivo permanece
en el estado de no conducción. Este dispositivo se
conoce como tiristor diodo de bloqueo inverso. Dos de ellos
conectados en paralelo e invertidos, forman un tiristor diodo
bidireccional. Una variante del tiristor diodo que permanece
en el estado de conducción para tensiones de ánodo
negativas, se conoce como tiristor diodo de conducción
inversa.
Aplicando una señal a una de las capas internas de
la estructura pnpn, puede dispararse al estado de conducción,
incluso a bajas tensiones de ánodo, y de nuevo permanecerá
en este estado hasta que la corriente caiga por debajo del
valor crítico. La región interna se denomina
puerta, como se indica en la figura a continuación
, y el dispositivo de tres terminales, tiristor triodo de
bloqueo inverso o, simplemente, tiristor.
Fig.
Constitución básica de un tiristor de 3 terminales.
El
mecanismo del proceso de disparo se puede comprender mejor
haciendo referencia al símil de dos transistores de
un tiristor. Como se muestra en la figura siguiente, un tiristor
puede considerarse como una combinación de un transistor
npn y uno pnp, con el colector de cada uno conectado a la
base del otro (ver multivibrador).
Fig.
Simil de dos transistores del tiristor .
Supongamos
que este dispositivo tiene una pequeña tensión
positiva de ánodo, pero está en el estado de
no conducción. Las uniones a y c estarán polarizadas
en directo y la b en inverso: éstas son las condiciones
normales de los dos transistores componentes para funcionar
como amplifícadores. Cuando se aplica una tensión
positiva entre el ánodo y el cátodo, aumenta
la polarización directa del transistor npn, haciendo
que la corriente atraviese la unión c, y esto, por
acción normal del transistor, provoca una corriente
de colector en la región interna n, que es también
la base del transistor pnp. Por amplificación en el
transístor pnp, éste provoca una corriente de
colector en la región interna p que es también
la región de base del transistor npn. De esta forma,
tiene lugar la reafimentación positiva, y si la ganancia
de corriente combinada de los dos transistores excede la unidad,
la realimentación es regenerativa, ocasionando un rápido
incremento de corriente que pone al dispositivo en el estado
de conducción. La tensión de puerta puede eliminarse
ahora, pero el tiristor permanecerá conduciendo hasta
que la corriente que lo atraviesa caiga por debajo del valor
crítico, presentando así el comportamiento típico
de un multivibrador biestable. De la simetría de la
estructura del dispositivo se deduce que el tiristor podría
dispararse también por una señal negativa aplicada
a la región interna n. Por lo tanto, hay dos tipos
de tiristor triodo de bloqueo inverso; uno con una puerta
p (puerta de cátodo) y el otro con una n (puerta de
ánodo).
También existen los correspondientes tiristores triodos
de conducción inversa y un tipo que puede dispararse
al estado de no conducción, conocido como tiristor
de conmutación inversa. Un tiristor muy útil
puede construirse a partir de dos tiristores triodos en paralelo
e invertidos, con una conexión de puerta común.
Esto se conoce como triac, y puede hacerse conducir por medio
de una señal positiva o negativa aplicada a la puerta.
Si se hacen conexiones externas a ambas capas internas de
una estructura pnpn, el tiristor así obtenido puede
dispararse al estado de conducción y no conducción
mediante señales apropiadas aplicadas a una de las
dos puertas. Este es un tiristor tetrodo conocido también
como interruptor controlado de silicio, que se usa, entre
otras aplicaciones, como oscilador de campo en receptores
de televisión.
Fig.
Símbolo gráfico general de un tiristor.
La principal aplicación de los tiristores es como rectificadores
en sistemas de control de potencia alimentados de la red,
donde el ángulo de conducción se controla por
medio de señales aplicadas a la puerta. Por esta razón,
los tiristores se conocen a menudo como rectificadores controlados
de silicio. |
