Corriente alterna a corriente continua

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TIRISTORES SCR
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de potencia. Se usan mucho en circuitos electrónicos de potencia. Se manejan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Los tiristores son interruptores o conmutadores ideales en muchas aplicaciones.
En comparación con los transistores, los tiristores tienen menores pérdidas porconducción en estado encendido y mayor manejo de potencia. Por otra parte, los transistores tienen en general mejor funcionamiento en conmutación, por su mayor velocidad y menores pérdidas de conmutación. Actualmente se hacen progresos continuos para obtener dispositivos con lo mejor de ambos, es decir, bajas pérdidas en estado de encendido y mejor funcionamiento en conmutación.

Característicasde los tiristores

Un tiristor es un dispositivo semiconductor con cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn. Al igual que los diodos, los tiristores tienen terminales ánodo y cátodo, sin embargo estos últimos integran una tercera terminal, denominada compuerta, la cual es utilizada para controlar la operación del dispositivo. La figura 2.1 muestra el símbolo del tiristor y unasección recta de tres uniones pn.
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Símbolo del tiristor y tres uniones pn.

Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el tiristor está en condición de bloqueo directo o enestado apagado y la corriente de fuga se llama corriente en estado apagado. La resistencia dinámica en estado de bloque es de 100kΩ o más.
Si aumentamos el voltaje de polarización inversa VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande, la unión J2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje deavalancha directa VBO. Dado que las uniones J1 y J3 están polarizadas directamente, hay un flujo libre de portadores a través de las tres uniones que provocará una gran corriente anódica directa. Se dice entonces que el dispositivo está en estado de conducción o estado encendido.
En estado encendido, la resistencia dinámica del SCR es típicamente 0.01 a 0.1Ω y la caída de voltaje va a ser lacaída óhmica de las cuatro capas y será pequeña, por lo común 1V.
La corriente anódica debe ser mayor que un valor conocido como corriente de retención IL, a fin de mantener el flujo necesario de portadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el voltaje del ánodo al cátodo, el dispositivo regresará a la condición de bloqueo. La corriente de retención IL, es la corrienteanódica mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de haberse activado y retirado la señal de la compuerta. En la figura 2.3 se muestra la curva característica v-i del tiristor.
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Curva característica v-i del tiristor.

Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en conducción y no hay control sobre el dispositivo. Eltiristor seguirá conduciendo, porque en la unión J2 no existe una capa que evite el movimiento libre de portadores. Sin embargo si se reduce la corriente en sentido directo del ánodo por debajo de un nivel conocido como corriente de mantenimiento IH , se genera una región de agotamiento alrededor de la unión J2 debida al número reducido de portadores; el tiristor estará entonces en estado de bloqueo. Lacorriente de mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la corriente de retención IL. La corriente de mantenimiento IH es la corriente anódica mínima para mantener el tiristor en estado de encendido.
Cuando el voltaje del cátodo es positivo con respecto al del ánodo, la unión J2 tiene polarización directa, pero las uniones J1 y J3 tienen polarización inversa. Esto es...
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