El tiristor es un dispositivo semiconductor que actúa como un interruptor electrónico. Se caracteriza por su habilidad para controlar grandes cantidades de corriente a través de su funcionamiento en estado de conducción y no conducción. Su diseño integra cuatro capas de material semiconductor, formando un dispositivo de tipo PNPN.
Contenidos
Principio de funcionamiento
El funcionamiento del tiristor se basa en la técnica de la conducción controlada. El tiristor permanece en estado de no conducción hasta que se le aplica una pequeña corriente a su terminal de compuerta. Esta corriente activa un proceso de avalancha que permite que el dispositivo conduzca corriente entre el ánodo y el cátodo.
Características principales
- Cuatro capas: Estructura equivalente a dos uniones PN.
- Conducción controlada: Funciona como un interruptor que puede ser encendido mediante una señal.
- Requiere corriente mínima: La activación de la compuerta requiere de una corriente mínima.
- Bajo coste: Comparado con otros dispositivos de control de potencia.
Tipos de tiristores
Existen diferentes tipos de tiristores en el mercado, y cada uno tiene características y aplicaciones particulares. Aquí se describen algunos de los más comunes:
Tiristor estándar (SCR)
El SCR (Silicon Controlled Rectifier) es el tipo más común de tiristor. Se utiliza en aplicaciones de control de potencia, como reguladores de volumen en perfiles de audio, sistemas de iluminación, y en la transferencia de energía.
TRIAC
El TRIAC es un tipo especial de tiristor que puede conducir corriente en ambas direcciones. Esto lo hace ideal para aplicaciones en corriente alterna (CA), como el control de motores y la regulación de intensidad luminosa.
DIODE de tiristor (SILICON CONTROLLED SWITCH – SCS)
El SCS combina las funcionalidades de un tiristor y de un transistor. A diferencia de los SCR y TRIAC, el SCS puede apagarse con una señal en su terminal de compuerta, lo que lo hace muy versátil en circuitos de retiro de carga.
FET controlado por tiristor (TFT)
El TFT (Thin Film Transistor) es un tiristor que puede ser controlado mediante voltajes. Es frecuentemente utilizado en pantallas de cristal líquido (LCD) y en circuitos de alta velocidad debido a su capacidad para manejar señales rápidas y su eficiencia.
Comparativa de tipos
| Tipo | Direccionalidad | Usos Comunes |
|———|——————|————————————|
| SCR | Unidireccional | Reguladores de potencia, inversores|
| TRIAC | Bidireccional | Control de luces, motores |
| SCS | Bidireccional | Circuitos de potencia y control |
| TFT | Bidireccional | Electrónica de consumo, pantallas |
Aplicaciones del tiristor en electrónica
Los tiristores son ampliamente utilizados en diversos campos de la electrónica debido a sus características únicas. A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones más relevantes.
Control de potencia
Los tiristores son cruciales en la modulación del ancho de pulso (PWM), lo que permite la regulación de la potencia en dispositivos como calentadores eléctricos y motorización industrial. Mediante el control de la fase de encendido y apagado, se puede regular con gran precisión la energía suministrada.
Rectificación controlada
El uso de tiristores en la rectificación controlada permite transformar corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Esto se aplica en fuentes de alimentación y sistemas de carga de baterías.
Protección contra sobrecargas
En sistemas eléctricos, los tiristores pueden actuar como interruptores automáticos al monitorizar las corrientes. Al detectar una sobrecarga, el tiristor puede abrir el circuito, protegiendo así los componentes sensibles.
Conmutación en motores
Los tiristores se utilizan para controlar la velocidad y el par de motores eléctricos. Se emplean en variadores de frecuencia y en el control de arranque y parada de motores de inducción.
Controles de iluminación
En sistemas de iluminación, especialmente en aplicaciones comerciales y de entretenimiento, el TRIAC se utiliza para el control de intensidad luminosa, permitiendo crear ambientes adaptados a diferentes situaciones.
Ventajas y desventajas de los tiristores
Ventajas
- Eficiencia: Los tiristores son altamente eficientes en la gestión de grandes cantidades de energía.
- Durabilidad: Tienen propiedades de larga vida útil debido a su construcción robusta.
- Coste: Son más económicos comparados con otros dispositivos de control de potencia.
Desventajas
- Ruido eléctrico: Pueden generar interferencias en circuitos debido a su funcionamiento.
- Tiempo de recuperación: El tiempo que requieren para «apagarse» puede ser mayor que otros dispositivos.
- Complejidad en el control: La necesidad de circuitos de control adecuados puede incrementar la complejidad del sistema.
El tiristor es un elemento fundamental en la electrónica moderna, utilizado en una amplia variedad de aplicaciones industriales y comerciales. Su capacidad para manejar altas corrientes y su costo relativamente bajo lo convierten en una opción preferida para ingenieros y diseñadores de sistemas electrónicos. La diversidad de tipos de tiristores también permite a los diseñadores elegir el dispositivo adecuado para cada aplicación específica, optimizando así el rendimiento de los sistemas electrónicos en los que se integran.
