En esta entrada hablaremos sobre los tiristores, estos pequeños semiconductores que tienen implicaciones enormes en la electrónica moderna, pudiendo conducir grandes cantidades de potencia eléctrica, ¿le interesa? ¡No se lo pierda!.
Indice
¿Qué son los tiristores?
En la evolución de la electrónica se han utilizado componentes como los transistores, unos pequeños semiconductores que se utilizan en muchos dispositivos y equipos electrónicos hoy en día.
No obstante, uno de los problemas que presenta el uso de transistores en los circuitos electrónicos, es que no pueden manejar grandes potencias, y menos mediante la corriente alterna.
Para solventarlo están los tiristores, unos pequeños componentes electrónicos semiconductores que pueden trabajar con corriente directa o alterna, conduciéndola en un solo sentido, y al igual que en el caso de los transistores, se activan mediante un pulso eléctrico.
El uso de los tiristores es en principio conducir o interrumpir una corriente, funcionando como una especie de interruptor que abre o cierra (se activa) mediante una corriente de entrada.
Asimismo, los tiristores son semiconductores denominados como «de potencia», debido precisamente a que pueden conducir cantidades mucho mayores de voltaje y corriente que otros semiconductores, que por lo general trabajan con cantidades más bajas.
Es decir, los tiristores son más comunes en sistemas electrónicos que requieren mucha mayor potencia, mientras los transistores son más comunes, por ejemplo, en computadoras.
Existen varios tipos de tiristores, pero el más conocido es el que lleva por siglas SCR (Silicon Controlled Rectifier), con lo cual se ha hecho común que SCR se use de forma indistinta a tiristor. Un SCR es un tiristor, pero no todos los tiristores son SCR.
¿Cómo funciona un tiristor?
Para entender cómo funciona un tiristor, es importante saber que este componente electrónico está formado por tres terminales, que son el cátodo (parte negativa), el ánodo (parte positiva), y la compuerta, mejor conocida como gate. Lo que hace el tiristor es recibir una señal eléctrica a través de la gate, con lo cual se activa y se cierra, dejando pasar una corriente directa.
Dicho de otro modo, tenemos que suponer a este componente como un interruptor, el cual, sin recibir una tensión eléctrica en la terminal gate, se mantiene abierto, por lo que las terminales ánodo y cátodo no conducen corriente.
Pues, bien, cuando se recibe una tensión en la gate, el tiristor se cierra, dejando pasar corriente a través del ánodo y el cátodo. A esta tensión que se le induce a la puerta se le conoce como «disparo», debido a que inicia el funcionamiento del proceso al cerrar las terminales.
Ahora bien, una vez que se activa el tiristor, cerrando el interruptor, éste se mantiene activado indefinidamente, aunque la corriente inducida en la puerta se haya detenido. Esta es una diferencia relevante con los transistores, ya que los mismos se desactivan una vez que ya no se recibe la tensión.
Esto sucede porque cuando el tiristor se activa, el ánodo y el cátodo producen un efecto de enganche, con lo cual se mantienen bloqueados una vez que se activa. Para abrir de nuevo el interruptor, lo único que se necesita es desconectar el circuito, cortar la corriente que existe entre el cátodo y el ánodo; hacer que la tensión del sistema sea 0.
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Tipos de tiristores
Existen muchos tipos de tiristores en la actualidad, entre los cuales se pueden encontrar aplicaciones en diferentes ámbitos, algunas características diferentes entre sí y algunas con más o menos ventajas que otros.
En esta sección haremos énfasis en la importancia del tiristor SCR, pero daremos una pequeña descripción sobre algunos de los otros componentes utilizados hoy en día. Éstos son:
- Triac: este interesante tiristor tiene su aplicación en la utilización de la corriente alterna, debido a que consiste en dos tiristores encapsulados en uno solo, conectados en sentidos opuestos (antiparalelos). La única terminal que posee el triac es el gate, y este tiristor permite el paso de los ciclos de la corriente positivos (+) y negativos (-).
- Diac: consiste en dos diodos que se conectan en sentidos opuestos, en forma antiparalela, el cual se activa una vez que se le induce una tensión mínima de disparo, que usualmente es de unos 30V, pero mientras esto no suceda, el diac funciona como interruptor abierto. En particular, el diac cuenta con solo dos terminales, las cuales se denominan como A-1 y A-2.
- Tiristor GTO: en particular, este tiristor soluciona el problema de tener que cortar la corriente de salida para desactivar el interruptor, simplemente cortando la corriente de salida al perderse la tensión de disparo en la puerta (gate). Se le conoce como tiristor de desactivación por compuerta debido a que lo único que necesita para desactivarse es inducir un voltaje negativo en la gate.
- IGCT: este tiristor se basa en el GTO, pudiendo ser activado por la terminal puerta, y desactivado induciendo un voltaje negativo en la misma. La diferencia entre el GTO y el ICGT radica en que este último contiene una etapa de control, para así inducir el voltaje negativo requerido más rápido con mayor tensión.
Tiristores de control de fase (Silicon Controlled Rectifier)
El SCR es el tipo de tiristor más conocido y utilizado en la actualidad, y esto es principalmente porque tiene la capacidad de conmutar con mayor rapidez, pero también se caracteriza porque permite conducir la corriente solo en una dirección, ya que funciona como un diodo.
Este tipo de tiristor común encaja bastante bien en la descripción que hemos dado sobre el funcionamiento de éstos. En particular, cuando un SCR se activa, el interruptor se cierra y las terminales cátodo y ánodo se enganchan, permitiendo el paso de corriente por tiempo indefinido, aunque la tensión en la gate haya cesado; para desactivarlo será necesario cortar el flujo de corriente.
Los tiristores forman parte de lo que se conoce como «Electrónica de potencia» y es debido, precisamente, a que están presentes fundamentalmente maquinarias potentes, tales como tranvías, trenes, autos, robots, y un largo etcétera.
Si desea conocer con más detalle el funcionamiento de los tiristores en los circuitos eléctricos, con explicaciones gráficas, mirar el siguiente vídeo: