TIRISTORES

TIRISTORES

 El tiristor es un componente electrónicoconstituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.

 Están formados por 4 o mas capas alternadas tipo N y P , que producen un efecto de enclavamiento, al cual los hace extremadamente utiles en aplicaciones de computación y de control de potencia. Por lo general cuentan con 3 terminales, llamados la compuerta, el anodo y el catodo.

-TIRISTORES DE CONTROL DE FASE (SCR): es muy utilizado como interruptor de potencia , pudiendo  conmutar corrientes desde 1 hasta mas de 2500 A.  Posee un tercer terminal llamado compuerta (gate) ,se referencia con una letra G y actua como un terminal de control de disparador.

-TIRISTORES DE CONMUTACION RAPIDA: como su nombre lo indica , estos dispositivos pueden conmutar a altas velosidades. Están diseñados para soportar cambios bruscos en el voltaje alrededor  de 1000V/us y 1000A/us. La desactivación rápida es muy importante para reducir el tamaño de los demás componentes del circuito de conmutación.

SÍMBOLO 

DIODO

DIODO

¿ QUE ES UN DIODO?

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección.

Se fabrican a partir de la unión de dos materiales semiconductores  de características generales, es decir uno de tipo “N” y otro de tipo “P” a esta estructura se le añaden dos terminales metálicos  para la conexión con el resto del circuito.

Diodo semiconductor

Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él para crear una región que contiene portadores de carga negativos (electrones), llamado semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos), llamado semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los electrones).

Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones del cristal n al p (J_e). Al establecerse una corriente de difusión, estas corrientes aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión, zona que recibe el nombre deregión de agotamiento.

A medida que progresa el proceso de difusión, la región de agotamiento va incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la zona n con una determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de electrones y terminará deteniéndolos.

Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial (V_D) es de 0,7 V en el caso del silicio y 0,3 V para los cristales de germanio.

La anchura de la región de agotamiento una vez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0,5 micras pero cuando uno de los cristales está mucho más dopado que el otro, la zona de carga espacial es mucho mayor.

Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo está polarizado, pudiendo ser la polarizacióndirecta o inversa.

Polarización directa de un diodo

 

Polarización inversa de un diodo

Diodos de potencia

 Son ampliamente utilizado en la electrónica de potencia. A diferencia de los diodos de baja potencia estos se caracterizan por ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión en estado de conducción y en sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

MATERIALES SEMICONDUCTORES

Materiales semiconductores 

Estos tipos de materiales se forman con elementos del grupo 4 o bien por por medio de combinaciones de elementos del grupo 3 y 5, de la tabla periodica. Los materiales semiconductores son naturalmentes INTRINSECOS es decir,  que idealmente están  construidos solo por el elemento principal, careciendo de otros elementos   e impuresas

Así como los materiales intrínsecos, podemos encontrar  materiales semconductores extrínsecos. Estos, siendo generalmentes monocristalinos  (muy regulares) tienen una pequeña cantidad, controlada de impuresas, las cuales son seleccionadas previamentes. Entre las impurezas típicas mas utilizadas se encuentran elementos del grupo 3 y 5 de tabla periodica.

Las impurezas tienen como función alterar las estructuras del semiconductor anfitrión, variando considerablemente las propiedades de conducción eléctrica de este ultimo, confiriéndoles una sierta polaridad, pudiendo ser:

·         P ( exeso de carga positiva)

·         N (exeso de carga negativa)

De los elementos utilizados son:

·        
Silicio

                           Grupo 4 de la tabla periodica

·        Germanio

Es importante destacar q estos elementos en condiciones normales  son aislantes pero con siertas modificaciones en su estructura molecular se convierten en conductores, siendo estas:

Silicio: posee 4 electrones de valencia, es decir que en su ultima orvita  (exterior)  solo presenta  4 electrones

Silico tipo N :

 Existen elementos tales como: antimonio, arsénico, etc.  que poseen 5 elementos de valencia. Si algunos de estos elementos, los unimos con el silicio, se producirán enlaces incompletos ya que uno de los elementos quedaran con un electrón libre por estar las orbitas completas.

El resultado de la combinación del silicio con la impureza de antimonio es un cristal denominado “silicio tipo N”  ya que existen cargas negativas libres

Silicio tipo “P” :

Si en lugar de introducir átomos pentavalentes al cristal de silicio o de germanio lo dopamos añadiéndoles átomos o impurezas trivalentes como de galio (Ga), al unirse esa impureza en enlace covalente con los átomos de silicio quedará un hueco o agujero, debido a que faltará un electrón en cada uno de sus átomos para completar los ocho en su última órbita. En este caso, el átomo de galio tendrá que captar los electrones faltantes, que normalmente los aportarán los átomos de silicio, como una forma de compensar las cargas eléctricas. De esa forma el material adquiere propiedades conductoras y se convierte en un semiconductor extrínseco dopado tipo-P (positivo), o aceptante, debido al exceso de cargas positivas que provoca la falta de electrones en los huecos o agujeros que quedan en su estructura cristalina.