INFORME PREVIO N°1

MEDICION DE LAS CARACTERISTICAS ESTATICAS DEL TIRISTOR Y DEL TRIAC

1. OBJETIVOS:

Mediante el siguiente laboratorio utilizando las técnicas aprendidas en el transcurso de la carrera profesional, para así poder obtener las características estáticas del TIRISTOR y del TRIAC las cuales van a ser utilizadas en dicha experiencia.

Para así poder tener una comparación con los datos del fabricante (los respectivo Datasheets tanto el TIRISTOR B151 y del TRIAC B136) y con eso poder calcular los errores absolutos y relativos.

2. CUESTIONARIO:

Para esta parte contamos con 6 cuestionarios proporcionados por el docente, días previos al laboratorio. Estos cuestionarios nos ayudan a entender la teoría del TIRISTOR como del TRIAC.

A continuación el cuestionario:

Explique cuáles son las características principales del tiristor. Dibujar las curvas características del tiristor BT 151. Copiar las especificaciones del tiristor BT 151 y explicar su significado. Explique cuáles son las características principales del Triac. Dibujar las curvas características del Triac BT 136. Cuáles son los modos de disparo de un Triac.

3. SOLUCIONARIO DEL CUESTIONARIO:

a) EXPLIQUE BREVEMENTE CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL TIRISTOR.

La electrónica de potencia concierne a los circuitos con tiristores, a su diseño y a su función en el control de potencia en un sistema. Existen gran variedad de tiristores, pero todos ellos tienen ciertas propiedades en común: son dispositivos de estado sólido que se “disparan” bajo ciertas condiciones pasando de un estado de alta impedancia a uno de baja, estado que se mantiene mientras que la corriente y la tensión sean superiores a un valor mínimo denominado niveles de mantenimiento.

Estructuralmente, todos los tiristores consisten en varias capas alternadas de silicio dopado con impurezas p y n. El disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante un reacción regenerativa, conmuta a conducción y lo mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente.

Estas características hacen que los tiristores sean mucho más útiles que los conmutadores mecánicos, en términos de flexibilidad, duración y velocidad. Estos dispositivos se utilizan en control de potencia, convertidores DC-DC o DC-AC o AC-DC o AC-AC, motores, luz incandescente, etc.

CARACTERISTICAS DE LOS TIRISTORES

Figura 3

a. Bloqueo directo V AK>0

Si la tensión en el ánodo es mayor que la del cátodo, las uniones J1 y J3 se encuentran directamente polarizadas (figura 3), por lo que la caída de tensión en ellas es prácticamente nula. En cambio, la unión de control J2 se encuentra polarizada en inversa, es decir, toda la tensión VAK aplicada en los terminales del tiristor cae en J2:

V AK=V J 1+V J 2+V J 3≈V J 2

Si en esta situación de polarización directa la tensión VAK en los terminales del tiristor crece mucho, la caída de tensión en J2 también aumentará y podría entrar en ruptura por avalancha, provocando la entrada en conducción del tiristor.

b. Bloqueo inverso V AK<0

Si la tensión aplicada al ánodo es menor que la aplicada al cátodo, la unión de control J2 se encuentra directamente polarizada, por lo que su caída de tensión es prácticamente nula. Las uniones J1 y J3 se encuentran inversamente polarizadas, por lo que prácticamente toda la tensión exterior aplicada al tiristor cae en estas uniones, esto es:

V AK ≈V J 1+V J 3

La unión catódica o unión J3 se encuentra muy próxima a las zonas más dopadas, y por tanto, con más portadores que ofrecen una menor resistencia a la conducción. Sin embargo, la unión anódica o unión J1 se encuentra próxima a las regiones menos dopadas con pocos portadores, lo que supondrá una mayor resistencia a la conducción. Así, la unión J1 es la que soporta casi toda la tensión inversa exterior aplicada en los terminales de ánodo y cátodo del tiristor.

V AK ≈V J 1

Por tanto, las propiedades del tiristor en bloqueo inverso dependen casi exclusivamente de la unión de ánodo J1. De ahí que se construyan las capas de ánodo (capa P1) y de bloqueo (capa N1) de gran espesor y poco dopadas en las proximidades de la unión, con el fin de conferirles una alta resistencia a la conducción.

b) DIBUJAR LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TIRISTOR BT 151

c) COPIAR LAS ESPECIFICACIONES DEL TIRISTOR BT 151 Y EXPLICAR SU SIGNIFICADO.

Uso usado en el control ligero, la impulsión de circuito eléctrico de la lógica, la impulsión de la puerta del SCR de la energía, la ignición del motor y el otro circuito de control de la conmutación

Tiristor BT151

Dimensión de la viruta: 2.50×2.50m m2

Grueso de la viruta: los 220±5μm

Forma del paquete: TO-220

Máximo ratings Tj=25C

Nombre Símbolo

Grado Unidad

Voltaje máximo de la repetición Off-state

VDRM

600 V

Voltaje máximo de la repetición contraria

VRRM

600 V

corriente media del En-estado

ÉL 8 A

el En-estado no-repite la

Itsm 80 A

sobretensión

Gama de temperaturas de ensambladura del funcionamiento

Tj 110 C

Temperatura de almacenaje

Tatg - 40 a 150

C

Characteristics Tj=25C eléctrico salvo especificación de lo contrario

Nombre

Símbolo

Condición de prueba

Valor

Unidad

Min Máx

Voltaje máximo de la repetición Off-state

VDRM ID=0.1mA

600 V

Voltaje máximo de la repetición contraria

VRRM IR=0.1mA

600 V

Corriente máxima de la repetición Off-state

IDRMVDRM=610V 0.02 mA

Corriente máxima de la repetición contraria

IRRMVRRM=610V 0.02 mA

voltaje máximo del En-estado

VTM IT=23A 1.75 V

Holdcurrent IHIT=0.2A, IGT=20mA

30 mA

Corriente de Touchoff de la puerta

I IGTVAK=12V, RL=100Ω

1.0 3.0

UA

II 2.8 6.0

III 5.0 10.0

IV 8.0 12.0

Corriente de Touchoff de la puerta I VGT

VAK=12V, RL=100Ω

1.5V

II 1.5

III 1.5

1.8

d) EXPLICA CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL TRIAC.

Debido al auge alcanzado por los tiristores en la electrónica de potencia, comenzó a investigarse sobre otro tipo de tiristor para la conducción controlada en circuitos de corriente alterna. De esta forma nace el triac (TRIode AC semiconductor) capaz de bloquear tensión y conducir corriente en ambos sentidos entre los terminales T1 y T2 (debido a su carácter bidireccional desaparecen los términos de ánodo y cátodo). Su estructura básica, símbolo y curva característica aparece en la figura 4.

El triac es un componente simétrico en cuanto a la conducción y estado de bloqueo se refiere. Tiene unas fugas en bloqueo y una caída de tensión en conducción prácticamente iguales a las de un tiristor convencional. Además, el hecho de que entre en conducción si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido lo hace inmune a la destrucción por sobretensión.

Como se observa en la figura 4, la estructura de un triac tiene seis capas, aunque funciona siempre como un tiristor de cuatro. En el sentido T2-T1conduce a través de P1N1P2N2, y en sentido T1-T2 lo hace a través de P2N1P1N4. La capa N3 facilita el disparo con intensidad de puerta negativa. Lo complicado de su estructura hace que soporte menos derivada de tensión e intensidad, y posea una menor capacidad para soportar sobreintensidades.

Figura 4.

La característica V-I la vemos representada en la figura 5, en ella se observa la simetría del dispositivo

Figura 5.

e) DIBUJAR LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TRIAC BT 136.

f) CUÁLES SON LOS MODOS DE DISPARO DE UN TRIAC.

El triac puede dispararse en cualquiera de los dos cuadrantes I o III, esto es, con una corriente positiva o negativa por la puerta y con la aplicación entre los terminales T1 y T2 de un impulso positivo o negativo. Esta particularidad simplifica considerablemente el circuito de disparo.Así, un triac conduce en el cuadrante I de su curva característica v-i si T2 es positivo respecto a T1 y se aplica un impulso de puerta positivo o negativo. Esto da lugar a los modos de funcionamiento I+ e I-. Por otro lado, un triac conducirá en el cuadrante III si la tensión en T2 es negativa respecto a la de T1 y se aplica un impulso de corriente positivo o negativo en la puerta. Así, un triac puede funcionar según cuatro modos diferentes: I+, I-, III+ e III-.

Estos cuatro modos de funcionamiento tienen diferente sensibilidad, es decir, la corriente de puerta necesaria para que el triac entre en conducción es diferente en cada caso. El modo más sensible es el I+, que funciona como un tiristor convencional, seguido del III-. Estos modos requieren menos corriente de puerta entrante (I+) y saliente (III-) para ser disparados. Son, por tanto, los modos de operación más empleados. De los otros dos modos restantes, el I- es el siguiente en orden de sensibilidad, mientras que el modo III+ es el de disparo más difícil y debe evitarse su empleo.

4. BIBLIOGRAFÍA

Electrónica de Potencia - Universidad de Málaga http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?

option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1 Electronica de Potencia - Muhammad H. Rashid http://www.futurlec.com/Diodes/BT151.shtml http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdf.