Optoaislador-MOC-3081--una-aplicacion-como-interfaz-y-su-implementacion-como-controlador-de-triodos-de-corriente-alterna

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
 DE MÉXICO 
 
 
 
 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
 ARAGÓN 
 
 “OPTOAISLADOR MOC 3081: UNA APLICACIÓN COMO 
 INTERFAZ Y, SU IMPLEMENTACIÓN COMO CONTROLADOR DE 
 TRIODOS DE CORRIENTE ALTERNA” 
 
 TESIS 
 
 QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
 INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA 
 ÁREA ELÉCTRICA - ELECTRÓNICA 
 
 PRESENTA: 
 
 ADRIÁN AVILA RAMOS 
 
 DIRECTOR DE TESIS: 
 ING. FORTUNATO CERECEDO HERNÁNDEZ 
 
 MÉXICO 2007 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
Índice 
i 
ÍNDICE 
Introducción......................................................................................... 
Objetivos…………………………………………………………………………………………… 
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES DE LA OPTOELECTRÓNICA 
1.1 Introducción……………………………………………………………………….. 
1.2 Naturaleza de la luz…………………………………………………………….. 
1.3 Espectro electromagnético………………………………...................... 
1.4 Parámetros de la luz……………………………………………………………. 
1.4.1 Radiometría………………………………………………………………….. 
1.4.2 Fotometría……………………………………………………………………. 
1.5 Dispositivos emisores de luz………………………………………………… 
1.5.1 Diodo emisor de luz…………………………………………………….. 
1.5.2 Diodo láser de inyección……………………………………………….. 
1.6 Dispositivos detectores de luz………………………………………………. 
1.6.1 Características……………………………………………………......... 
1.6.2 Fotodiodo………………………………………………………………...... 
1.6.3 Fototransistor……………………………………………………………… 
1.6.4 Fotoceldas………………………………………………………………….. 
 
CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS DE OPTOAISLADORES Y TRIACS 
2.1 Introducción……………………………………………………………………….. 
2.2 Concepto de interfaz……………………………………………………………. 
2.3 Dispositivos de interfaz………………………………………………………… 
2.3.1 Transformador de aislamiento………………………………………. 
2.3.2 Relevador…………………………………………………………………… 
2.3.3 Optoaisladores……………………………………………………………. 
 
 
 
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Índice 
ii 
2.3.3.1 Encapsulado……………………………………………………….... 
2.3.3.2 Parámetros…………………………………………………………… 
2.3.3.3 Términos eléctricos………………………………………………… 
2.3.3.4 Emisor………………………………………………………………….. 
2.3.3.5 Fotodetector……………………………………………………….... 
2.4 Triodo de corriente alterna…………………………………………………… 
2.4.1 Parámetros eléctricos………………………………………………….. 
2.4.2 Curva característica……………………………………………………… 
2.4.3 Funcionamiento…………………………………………………………... 
2.4.4 Encapsulado……………………………………………………………….. 
 
CAPÍTULO 3. OPTOAISLADOR MOC 3081 
3.1 Introducción……………………………………………………………….......... 
3.2 Optoaislador MOC 3081……………………………………………………….. 
3.2.1 Funcionamiento………………………………………………………….. 
3.2.2 Terminales de conexión……………………………………………….. 
3.2.3 Parámetros eléctricos…………………………………………………… 
3.2.4 Emisor…………………………………………………………………........ 
3.2.4.1 Rendimiento……………………………………………………….... 
3.2.4.2 Circuito de protección…………………………………………….. 
3.2.5 Fotodetector………………………………………………………………. 
3.2.6 Curvas de operación……………………………………………………. 
3.2.7 Encapsulado……………………………………………….………………. 
 
CAPÍTULO 4. IMPLEMENTACÍON DEL OPTOAISLADOR MOC 3081 
4.1 Introducción……………………………………………………………………….. 
4.2 Implementación del optoaislador MOC 3081……………................ 
4.2.1 Análisis funcional………………………………………………………… 
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Índice 
iii 
4.2.2 Resistor limitador de corriente para el emisor…………………. 
4.2.2.1 Cálculo de RILED……………………………………………………… 
4.2.3 Resistor limitador de corriente de disparo………………………. 
4.2.3.1 Cálculo de RGT.......................................................... 
4.2.4 Cálculo de la corriente en la carga………………………………… 
4.2.5 Mediciones………………………………………………………………….. 
4.2.6 Diagrama general de conexiones…………………………………… 
 
Conclusión…………………………………………………………………………………………. 
Glosario……………………………………………………………………………………………… 
Fuentes de consulta.............................................................................. 
Anexo 1……………………………………………………………………………………………… 
Anexo 2……………………………………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Introducción 
1 
INTRODUCCIÓN 
La optoelectrónica es una división en la electrónica que combina las propiedades de 
los semiconductores con la óptica. Ésta permite encontrar soluciones por medio de la 
aplicación de dispositivos con la finalidad de acoplar o remplazar circuitos que 
utilizan diferente tecnología. 
 
En el campo de la electrónica a menudo no puede realizarse una conexión 
directa debido a las características eléctricas incompatibles de un circuito de control, 
que proporciona la señal de mando, y un circuito de potencia (el cual trabaja con 
diferente nivel de potencial), que recibe dicha señal; para solucionar la 
incompatibilidad de señales se utilizan dos métodos de acoplamiento y son los 
siguientes: 
 
1. Magnético. 
2. Optoelectrónico. 
 
En el primero se utilizan como dispositivos de interfaz el relevador o el 
transformador de aislamiento; sin embargo, en éste último se genera entre sus 
partes un arco eléctrico llamado “flashover”; también se forma el “creepage” que es 
la aparición del arco eléctrico a través de la superficie del aislante, el efecto 
provocado destruye el aislante y por consiguiente se generan interferencias de 
radiofrecuencias que afectan a equipos y circuitos complementarios. 
 
 
Introducción 
2 
El relevador, por su parte, genera arcos eléctricos en sus terminales o nodos 
de conexión, situación que es de alto riesgo en lugares donde se concentran 
atmósferas explosivas. 
 
Durante el proyecto de remodelación de las cabinas de A.M y F.M de Radio 
UNAM, en el segundo semestre de 2006, se requería sustituir los dispositivos 
magnéticos de interfaz que ayudan a controlar las luces de señalización. Las 
interfases utilizadas eran relevadores, sin embargo, el constante cierre y apertura de 
sus contactos metálicos provocan su deterioro debido a los constantes arcos 
eléctricos que se originan en ellos, tal efecto podría provocar que elfuncionamiento 
de las luces de señalización sea inestable, generando desorientación entre el 
personal. Para solucionar el problema descrito, se propone utilizar el acoplamiento 
optoelectrónico, el cual se fundamenta en el empleo de la optoelectrónica a través 
de circuitos integrados en sustitución de los relevadores. 
 
En el primer capítulo se citan los aspectos principales que se relacionan con 
la optoelectrónica, como las características propias de la luz y los diversos 
dispositivos emisores y fotodetectores de ésta. 
 
En el segundo capítulo se presentan las características fundamentales e 
inherentes de los optoaisladores para su aplicación como interfaz. De forma paralela, 
en el capítulo dos se proporcionan los fundamentos del tríodo de corriente alterna, 
cuya aplicación como interruptor electrónico de potencia se relaciona directamente 
con la implementación del optoaislador. 
 
Introducción 
3 
El tercer capítulo presenta el circuito integrado MOC 3081, dispositivo 
electrónico del cual se proporcionan parámetros eléctricos, terminales de conexión y 
curvas de operación para su aplicación como interfaz. 
 
Por último, en el cuarto capítulo se presenta la implementación del 
optoaislador MOC 3081 como interfaz y, de igual manera, como controlador de 
triodos de corriente alterna, así como los cálculos pertinentes para su 
funcionamiento y los diagramas de conexión. 
 
Al elaborar éste documento se espera sirva como material de apoyo para que 
las personas se interesen y se familiaricen con el tema, ya que la utilidad de los 
optoaisladores en la electrónica de potencia es un tema poco difundido, por lo cual 
se trata de reunir los aspectos más significativos de los optoaisladores y triacs para 
su aplicación en ésta área. 
 
Capítulo 1 
5 
CAPÍTULO 1 
GENERALIDADES DE LA OPTOELECTRÓNICA 
 
1.1 INTRODUCCIÓN 
La optoelectrónica estudia la interacción entre la radiación luminosa y la corriente 
eléctrica en elementos semiconductores, cuya combinación permite la obtención de 
dispositivos que cubren un amplio abanico de funciones: algunos generan señales 
luminosas a partir de corrientes eléctricas como el diodo emisor de luz y el diodo 
láser o, por el contrario, como el fotodiodo, el fototransistor y la fotocelda; 
elementos que convierten la energía luminosa en corrientes eléctricas. Las 
longitudes de onda que se generan se extienden desde el infrarrojo hasta el 
ultravioleta. 
 
Los dispositivos optoelectrónicos son una alternativa para su implementación 
como indicadores en paneles de control, emisores de luz infrarroja, optoaisladores o 
como fotodetectores de silicio, los cuales se utilizan ampliamente en la electrónica. 
 
1.2 NATURALEZA DE LA LUZ 
Antes de iniciar el siglo XIX, la luz se consideraba como una corriente de partículas 
que se emitían por una fuente luminosa y que después estimulaban el sentido de la 
vista al entrar en el ojo. El impulsor principal de ésta teoría corpuscular de la luz fue 
Isaac Newton, quien explicó sobre las bases de la teoría corpuscular algunos hechos 
experimentales relacionados con la naturaleza de la luz, principalmente las leyes de 
la reflexión y la refracción. Sin embargo, surgió otra teoría, que argumentaba la 
existencia de la luz como un movimiento de tipo ondulatorio. 
 
 
Capítulo 1 
6 
En 1678, el físico y astrónomo holandés Cristian Huygens (1629-1695) 
demostró que la teoría ondulatoria de la luz podría explicar también las leyes de la 
reflexión y la refracción; dicha teoría indica que “cada frente de onda primario sirve 
como foco de ondas esféricas secundarias que avanzan con una velocidad y 
frecuencia igual a las de la onda primaria. El frente de onda primario al cabo de 
cierto tiempo es la envolvente de estas ondas elementales”.1 
 
La mayoría de los científicos de esa época rechazaron la teoría ondulatoria y 
se adhirieron a la teoría corpuscular de Newton; ello se debió en gran parte a la 
reputación de Newton como científico. 
 
La primera demostración de la naturaleza de la luz se obtuvo en 1801 por 
conducto de Thomas Young (1773-1829) quien demostró que, en condiciones 
apropiadas, los rayos luminosos interfieren entre sí. El físico francés Agustín Fresnel 
(1788-1829) efectuó varios experimentos relacionados con la interferencia y la 
difracción varios años después. En 1850, Jean Foulcault (1791-1868) proporcionó 
pruebas adicionales de lo inadecuado de la teoría corpuscular al demostrar que la 
velocidad de la luz en vidrios y líquidos es menor que en el aire. De acuerdo con el 
modelo de partículas, el efecto sería inverso. 
 
James Clerk Maxwell en 1873 afirmó “que la luz era una forma de onda 
electromagnética de alta frecuencia”.2 Enrique Hertz proporcionó la confirmación 
experimental de la teoría de Maxwell al producir y detectar ondas electromagnéticas. 
 
 
 
1
Tipler, Paul A. 1999. Física para la ciencia y la tecnología. Volumen 2. Cuarta edición. Reverte. España. p. 1088. 
2 
Serway, Raymond. Física, Tomo II. Cuarta edición. Mc. Graw Hill. p.1026. 
 
Capítulo 1 
7 
 Albert Einstein (1879-1955) utilizó el concepto de cuantización, desarrollado 
por Max Planck (1858-1947), el modelo indica que la energía de una onda de luz se 
presenta en paquetes de energía llamados fotones; entonces se dice que la luz está 
cuantizada, y de acuerdo con la teoría de Einstein, la energía de un fotón es 
proporcional a la frecuencia de la onda electromagnética. 
 
hfE = …………………………(1.1) 
 
Donde: 
341063.6 −×=h js (constante de Planck). 
f = Frecuencia (Hz). 
E = Energía del fotón. 
 
1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO 
La luz, las comunicaciones por radio o televisión, los rayos X y los rayos cósmicos 
tienen una característica en común: todos son radiaciones electromagnéticas. La 
longitud de onda en la luz visible se sitúa en el margen desde los 400 nanómetros 
(nm) hasta los 700nm, las longitudes de onda menores a 400nm se denominan 
radiaciones ultravioleta, y las mayores a 700nm se denominan radiaciones 
infrarrojas. La Figura 1.1 muestra la división del espectro electromagnético. La 
velocidad a la que se desplazan las ondas electromagnéticas en el vacío es de 299, 
792,457 m/s, es decir, casi 300, 000,000 m/s. 
 
La relación matemática correspondiente para la longitud de onda es: 
 
 
Capítulo 1 
8 
ULTRAVIOLETA
INFRARROJO
BANDA
VISIBLE
FRECUENCIA (Hz) LONGITUD DE ONDA (m)
1710 
1610 
1310 
1410 
1510 
1210 
910−
810−
710−
710−
510−
610−
1 nm
400-450 nm VIOLETA 
450-500 nm AZUL
500-555 nm VERDE
555-600 nm AMARILLO
600-650 nm NARANJA 
650-700 nm ROJO
f
c
=λ …………………………(1.2) 
Donde: 
λ = Longitud de onda (m/ciclo). 
c = Velocidad de la luz (300, 000, 000 m/s). 
ƒ = Frecuencia (Hz). 
 
Es preciso señalar que el ojo humano es sensible a todas las frecuencias, sin 
embargo, es más susceptible al color verde que tiene una longitud de onda de 500 
nm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 Espectro de longitudes de ondas electromagnéticas. 
 
 
Capítulo 1 
9 
1.4 PARÁMETROS DE LA LUZ 
La fotometría y laradiometría son dos sistemas básicos de uso común para describir 
y realizar medidas en los sistemas ópticos. A continuación se describen brevemente 
ambos sistemas. 
 
1.4.1 RADIOMETRÍA 
La radiometría es la medida de la energía electromagnética (energía radiante) 
emitida por una fuente, o la energía captada por un receptor. La radiación puede 
estar en las regiones del infrarrojo y ultravioleta en el espectro electromagnético, así 
como en la región visible. La potencia total de salida del emisor se llama flujo 
radiante (Φe) y se expresa en watts (W). La Figura 1.2 muestra un sistema 
radiométrico básico formado por un emisor, un medio de transmisión y un 
fotodetector. 
 
 
Φe 
 
Figura 1.2 Sistema radiométrico. 
 
1.4.2 FOTOMETRÍA 
La fotometría mide únicamente las ondas luminosas visibles al ojo humano. El 
mismo concepto físico que se utiliza en el sistema radiométrico se aplica en el 
sistema fotométrico. Los conceptos tales como intensidad y potencia óptica tienen 
su contraparte fotométrica. 
 
Emisor Fotodetector
Flujo radiante
 
Capítulo 1 
10 
La respuesta del ojo humano al brillo de una superficie iluminada depende de 
la longitud de onda de la luz. Es decir, para la misma cantidad de iluminación, los 
diferentes colores del espectro tienen diferentes grados de brillo. En el sistema 
fotométrico, la potencia de salida del emisor se llama flujo luminoso (Φv). La unidad 
de medida del flujo luminoso es el lumen (lm). 
 
1.5 DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ 
En electrónica existen dispositivos que tienen la propiedad de transformar la 
corriente eléctrica en energía luminosa. Estos dispositivos son básicamente el diodo 
emisor de luz y el diodo láser de inyección. 
 
1.5.1 DIODO EMISOR DE LUZ 
El diodo emisor de luz (LED, por light-emitting diode) es una de las fuentes de luz 
más utilizadas en la industria. Los LED son diodos que cuando se polarizan en 
directa radian energía luminosa. La energía puede ser visible, como el V-LED (por 
visible light-emitting diode), o invisible como el diodo emisor de luz infrarroja (ILED, 
por infrared light-emitting diode). El V-LED o LED es útil como luz indicadora o de 
advertencia, debido a que se encuentra en la banda visible para el ojo humano. El 
ILED produce radiación no visible para el ojo, pero se puede detectar mediante un 
dispositivo especial para detectar luz infrarroja. 
 
El diodo emisor de luz es un dispositivo de unión p-n, se fabrica casi siempre 
con un material semiconductor como el arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de galio 
(GaP) o combinaciones sólidas conocidas como fosfuro arseniuro de galio (GaAsP) y 
arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs). Para obtener colores especiales se utilizan el 
 
Capítulo 1 
11 
seleniuro de zinc (ZnSe) y el carbono de silicio (SiC). 
 
Los LED emiten luz por emisión espontánea como resultado de la 
recombinación de electrones con huecos. Cuando tienen polarización directa, los 
portadores minoritarios se inyectan a través de la unión p-n. Una vez que se rebasa 
la unión, esos portadores minoritarios se recombinan con portadores mayoritarios y 
desprenden energía en forma de luz. Éste proceso es esencialmente el mismo que 
en un diodo semiconductor convencional, pero en los LED se eligen ciertos 
materiales semiconductores y dopantes tales que el proceso es radiativo; esto es, se 
produce un fotón. En los diodos semiconductores convencionales (por ejemplo, de 
germanio y de silicio) el proceso es principalmente no radiativo. 
 
La longitud de onda del fotón determina el color de la luz emitida; ésta se 
obtiene con la siguiente expresión: 
 
 
ε
λ 240,1= …………………………(1.3) 
 
Donde: 
λ = longitud de onda del fotón (en nanómetros). 
ε = energía de fotón. 
 
 
Capítulo 1 
12 
El GaAs tiene una energía que produce fotones en la región del infrarrojo, 
con una longitud de onda de aproximadamente 900nm. El GaP puro produce fotones 
en la región del verde visible aproximadamente a 550nm. La aleación del 60% de 
GaAs con el 40% de GaP que se utiliza en la fabricación de algunos LED produce 
fotones en la región del rojo visible, alrededor de 655nm. 
 
El cuadro 1.1 muestra los diferentes tipos de materiales para la elaboración 
del LED y las longitudes de onda que se producen. 
 
MATERIAL 
 
DOPANTE 
LONGITUD 
MÁXIMA DE 
ONDA 
 
COLOR 
AlGaAs 
GaAs 
GaP 
GaP 
GaP 
GaAsP 
GaAsP 
GaAsP 
SiC 
ZnSe 
- 
Zn,Si 
N 
N, N 
Zn, O 
- 
N 
N 
- 
- 
900 
900 – 1020 
500 
590 
700 
650 
632 
589 
490 
490 
Infrarrojo 
Infrarrojo 
Verde 
Amarillo 
Rojo 
Rojo 
Naranja 
Amarillo 
Azul 
Azul 
 
Cuadro 1.1 Material y longitud de onda del LED. 
 
 
Capítulo 1 
13 
Los LED ofrecen ventajas que los colocan como dispositivos insustituibles 
en diversas aplicaciones dentro de la electrónica. A continuación se indican algunas 
propiedades de los LED. 
 
• Los LED disipan poco calor, por lo tanto es posible montarlos cerca de 
componentes sensibles al calor. Sin embargo, Cuando se produce un 
incremento de calor, la luz de salida disminuye ligeramente debido al 
coeficiente de temperatura (-1%°C). 
 
• Los LED pueden soportar trabajos físicos excesivos debido a que son 
dispositivos de estado sólido. 
 
• Los LED consumen poca corriente. 
 
• Los LED no generan ruido de RF, por lo que se puede utilizar cerca de 
dispositivos sensibles a la RF. 
 
La Figura 1.3 muestra el símbolo del LED. 
 
 
 
 
Figura 1.3 Símbolo y terminales del LED. 
 
 
 
 
Ánodo (A) Cátodo (K)
+ -
 
Capítulo 1 
14 
1.5.2 DIODO LÁSER DE INYECCIÓN 
El diodo láser de inyección (ILD, por injection laser diode) produce la emisión láser 
cuando el diodo de unión p-n se polariza en directa; como consecuencia, la corriente 
provoca que en la unión se genere luz por emisión espontánea a una frecuencia 
determinada por la banda prohibida del material semiconductor. Cuando se llega a 
determinado valor de la corriente, la cantidad de portadores minoritarios y de 
fotones que se producen comienzan a chocar con portadores mayoritarios 
previamente excitados. Esto causa un aumento en el nivel de la energía de 
ionización y provoca que los portadores sean inestables; al suceder tal evento, un 
portador minoritario se recombina con uno mayoritario con una energía que es 
mayor a su valor normal antes de la colisión. 
 
A continuación se mencionan algunas propiedades de los diodos láser de 
inyección. 
 
• Los ILD crean una emisión de luz más dirigida. 
 
• La potencia radiante de salida de un ILD es mayor que la de un LED. Una 
potencia normal de salida de un ILD es 5 mW (7 dBm), en comparación con 
0.5 mW (–3 dBm) para los LED. Esto permite que los ILD proporcionen una 
mayor potencia de activación. 
 
A pesar de que los ILD proporcionan ventajas en su aplicación, éstos 
presentan algunas desventajas en comparación con los LED. 
 
 
Capítulo 1 
15 
• Los ILD cuestan normalmente 10 veces más que los LED. 
 
• Los ILD trabajancon mayores potencias, por lo tanto suelen tener una vida 
trabajo más corta comparado con los LED. 
 
• Los ILD dependen más de la temperatura que los LED. 
 
1.6 DISPOSITIVOS DETECTORES DE LUZ 
En el campo de la optoelectrónica existen dispositivos semiconductores como los 
detectores de luz (también llamados fotodetectores), los cuales tienen la 
característica de efectuar la acción inversa de los LED o ILD; es decir, transforman la 
energía luminosa en corriente eléctrica. Algunos ejemplos de detectores de luz son 
el fotodiodo, el fototransistor, la fotorresistencia y la fotocelda. 
 
1.6.1 CARACTERÍSTICAS 
Las características o conceptos más importantes que se manejan en los detectores 
de luz son: 
 
1. Responsividad. Es la relación entre la corriente de salida y la potencia 
óptica que recibe un fotodetector. 
 
2. Corriente oscura. Es la corriente de reposo que pasa por un fotodetector 
cuando no hay entrada luminosa. Se debe a portadores generados térmicamente en 
el dispositivo. 
 
 
Capítulo 1 
16 
3. Tiempo de tránsito. Es el tiempo que tarda un portador inducido por la 
luz en cruzar la región de agotamiento. 
 
4. Respuesta espectral. Es el intervalo de longitudes de onda que se puede 
usar con determinado fotodetector. En general, la respuesta espectral relativa se 
grafica en función de la longitud de onda o de la frecuencia. 
 
5. Sensibilidad a la luz. La sensibilidad es la potencia óptica mínima que 
puede recibir un detector para producir una señal eléctrica útil de salida. 
 
1.6.2 FOTODIODO 
El fotodiodo es un dispositivo de la familia de los detectores de luz, éste se polariza 
en forma inversa y la corriente de saturación inversa se controla por la intensidad de 
luz que incide sobre el diodo. La luz genera pares electrón-hueco, los cuales inducen 
corriente. El resultado es una fotocorriente, que es proporcional a la intensidad 
efectiva de la luz sobre el dispositivo. El diodo se comporta como un generador de 
corriente constante siempre que el voltaje no supere el voltaje de avalancha. Los 
tiempos de respuesta son menores que 1µs. La sensibilidad del fotodiodo puede 
incrementarse si el área de la unión se hace más grande, ya que se absorben más 
fotones, aunque lo anterior también incrementa el tiempo de respuesta debido a que 
aumenta la capacitancia de la unión p-n. La Figura 1.4 muestra el símbolo del 
fotodiodo. 
 
 
 
Figura 1.4 Símbolo y terminales del fotodiodo. 
Ánodo (+) A Cátodo (-) K
 
Capítulo 1 
17 
 La corriente del fotodiodo ( Ip ) se puede calcular a partir de la expresión 
matemática siguiente: 
 
gqHIp = …………………………(1.4) 
 
Donde: 
g = Eficiencia cuántica. 
q = Carga de un electrón ( 19106.1 −× ). 
H = =uA Intensidad luminosa en fotones/s. 
u = Densidad de flujo de fotones en fotones/s - 2cm . 
A= Área de la unión p-n en 2cm . 
Ip = Corriente del fotodiodo. 
 
1.6.3 FOTOTRANSISTOR 
El fototransistor es eléctricamente similar al transistor de baja potencia, la única 
diferencia estructural es que la unión colector-base es más grande y se expone a la 
luz. 
 
 El material de la base es delgado para que la luz incidente pueda chocar con 
la unión colector-base; cuando la luz incide sobre ésta unión se crean pares de 
electrón-hueco. De ésta forma se crea la corriente de base, la cual se amplifica por 
la ganancia de corriente que presenta el fototransistor; entonces, la unión colector-
base actúa como una fuente de corriente. Aunque la corriente del fotodiodo necesita 
amplificación, la del fototransistor no; la corriente generada en este, se amplifica 
 
Capítulo 1 
18 
 
C
E
B
automáticamente en el colector. 
 
 Los fototransistores se presentan en formato de dos o tres terminales. En el 
encapsulado de dos pines son conectados el colector y el emisor, la base no está 
eléctricamente disponible para su polarización. La única excitación en éste 
dispositivo es la luz que incide sobre la unión colector-base (cb). El encapsulado de 
dos terminales es el formato más común de los fototransistores. 
 
El formato con tres terminales permite la conexión eléctrica de la base para 
propósitos de polarización, sin embargo decrece la sensibilidad del dispositivo. 
 
La Figura 1.5 muestra el símbolo del fototransistor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.5 Símbolo del fototransistor. 
 
1.6.4 FOTOCELDAS 
Las fotoceldas son dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta a 
un cambio en la intensidad de la luz, y se clasifican como fotovoltaicas o 
fotoconductivas. 
 
Capítulo 1 
19 
La celda fotovoltaica es una fuente de energía cuyo voltaje de salida varía en 
relación con la intensidad de la luz que incide sobre su superficie. La Figura 1.6 
muestra el símbolo que representa a una celda fotovoltaica. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.6 Símbolo de una celda fotovoltaica. 
 
La celda fotoconductiva varía su resistencia eléctrica como respuesta a los 
cambios en la intensidad de la luz incidente; esto se produce cada vez que aumenta 
o disminuye tal intensidad. El símbolo que se utiliza para representar una celda 
fotoconductiva se muestra en la Figura 1.7. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.7 Símbolo de la celda fotoconductiva 
 
 
 
 
Capítulo 1 
20 
La ventaja principal de las celdas fotoconductivas es su sensibilidad; la 
resistencia eléctrica de las celdas puede variar de más de 1MΩ a menos de 1KΩ a 
medida que se gradúa la intensidad de la luz. Las celdas fotoconductivas se eligen 
sobre las fotovoltaicas cuando se requiere una respuesta altamente sensible a las 
condiciones cambiantes de luz. Cuando se requiere de una respuesta rápida, las 
celdas fotovoltaicas son preferibles a las fotoconductivas. De la misma manera, si 
una fotocelda debe conmutarse rápidamente entre encendido y apagado, se 
seleccionan las celdas fotovoltaicas debido a que pueden conmutarse a frecuencias 
mayores que las fotoconductivas. 
 
Capítulo 2 
21 
CAPÍTULO 2 
FUNDAMENTOS DE OPTOAISLADORES Y 
TRIACS 
 
2.1 INTRODUCCIÓN 
Los optoaisladores se utilizan dentro de la electrónica como interfaz para acoplar y 
aislar circuitos o etapas electrónicas que tienen características eléctricas 
incompatibles. Los optoaisladores se basan en la utilización del haz de luz para el 
acoplamiento de los circuitos sin conexión eléctrica directa. 
 
Los principales fabricantes de optoaisladores son: General Electric, Hewlett-
Packard, Motorola, Monsanto/General Instrument, Fairchild y Texas Instruments, así 
como varios fabricantes en menor escala que se dedican específicamente a la 
optoelectrónica como Litronix, Optron y Spectronics. 
 
En el presente capítulo se proporcionan los fundamentos y características 
eléctricas inherentes a los optoaisladores; de igual manera, se entregan los 
parámetros y bases que corresponden a los tríodos de corriente alterna, ya que su 
control se relaciona directamente con el uso de los optoaisladores. 
 
2.2 CONCEPTO DE INTERFAZ 
Una interfaz es aquel dispositivo electrónico o magnético, el cual se conecta entre 
una etapa de control y una de potencia; su función consiste en tomar la señal de 
salida o mando debaja potencia, la cual proviene de una etapa de control, para su 
acoplamiento y aislamiento con una etapa de potencia cuyas características 
eléctricas son totalmente incompatibles. 
 
Capítulo 2 
22 
El circuito de interfaz de acuerdo con Ronald Tocci “es aquel que se conecta 
entre el manejador y la carga”.3 
 
El diagrama a bloques de la Figura 2.1 muestra la misión de una interfaz en 
un sistema electrónico. 
 
 
 
 
Figura 2.1 Diagrama a bloques: etapa de control, interfaz, etapa de potencia y 
carga. 
 
2.3 DISPOSITIVOS DE INTERFAZ 
El acoplamiento y aislamiento entre circuitos de control y potencia se llevan a cabo 
con la utilización de alguna de las siguientes dos interfases: 
 
1. Interfaz optoelectrónica. 
2. Interfaz magnética. 
 
La primera se realiza con circuitos integrados llamados optoaisladores; 
mientras que la segunda se realiza con transformadores de aislamiento o 
relevadores. 
 
 
3 
Tocci, Ronald. Sistemas digitales. Sexta edicion. Prentice-Hall Hispanoamericana. Mexico. p.448. 
ETAPA DE 
CONTROL 
 Entrada 
 INTERFAZ
 Acoplamiento 
ETAPA DE
POTENCIA
 Salida 
CARGA
 RL 
 
Capítulo 2 
23 
El objetivo de éste proyecto se enfoca en el acoplamiento tipo 
optoelectrónico; sin embargo, se presenta un panorama general de la interfaz 
magnética. Al final del proyecto se exponen las razones por las cuales se utiliza el 
acoplamiento optoelectrónico. 
 
2.3.1 TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO 
El transformador de aislamiento es una interfaz magnética, que tiene por objetivo 
proporcionar un acoplamiento magnético entre las etapas de control y potencia. Sin 
embargo, el transformador de aislamiento presenta fallas en el dieléctrico debido a 
los voltajes de corriente alterna a los cuales son expuestos los devanados primarios 
o secundarios de éste. 
 
Las fallas que se presentan en un transformador de aislamiento son el 
flashover y el alargamiento superficial del aislante (creepage). El flashover es la 
formación del arco eléctrico entre las partes del transformador mientras que el 
alargamiento superficial es la formación del arco eléctrico sobre la superficie del 
aislante; por lo tanto, al presentarse dichas fallas se generan interferencias que 
provocan alteraciones en el funcionamiento en los circuitos electrónicos 
involucrados. 
 
2.3.2 RELEVADOR 
El relevador es un dispositivo que también se utiliza como interfaz magnética. Su 
funcionamiento básicamente es el siguiente: cuando la señal de mando activa la 
bobina se genera un campo magnético que provoca el cierre o apertura de los 
platinos, también llamados contactos metálicos, que forman el interruptor. La 
 
Capítulo 2 
24 
apertura y el cierre de los platinos, según su configuración normalmente cerrado 
(NC) o normalmente abierto (NO), generan el desgaste en su superficie de contacto 
provocando con ello arcos eléctricos, con lo cual se da origen a un funcionamiento 
intermitente; tal acción es de alto riesgo en lugares donde se concentran atmósferas 
explosivas. La Figura 2.2 muestra la estructura interna y la vista externa de un 
relevador. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 Estructura interna y vista externa de un relevador. 
 
2.3.3 OPTOAISLADORES 
Los optoaisladores, también llamados optoacopladores, son dispositivos que se 
utilizan como interfaz optoelectrónica, y contienen al menos un diodo emisor de luz 
infrarroja acoplados a un fotodetector (también conocido como controlador o 
detector) permitiendo comunicar y aislar circuitos de control con circuitos de 
potencia. 
 
En general para cualquiera de las configuraciones de los optoaisladores el 
principio de funcionamiento es similar; de tal manera que cuando una señal de 
mando o salida de la etapa de control polariza en directa al ILED, la energía 
 
Capítulo 2 
25 
ZO
N
A
 D
E 
A
IS
LA
M
IE
N
TO
EM
IS
O
R
D
ET
EC
TO
R
luminosa que produce el emisor cruza la zona de aislamiento e incide sobre el 
fotodetector, provocando con ello el paso de una corriente hacia la base o 
compuerta (según el tipo de detector) para la activación del dispositivo de potencia. 
 
La zona de aislamiento en los optoaisladores es una área que se localiza 
entre el emisor y el detector la cual evita cualquier contacto físico entre ambos 
elementos del optoacoplador; con ello se permite únicamente el paso del haz de luz 
hacia el fotodetector. La zona de aislamiento en los optoaisladores proporciona una 
resistencia del orden de los megahoms (MΩ), motivo por el cual se logran aislar 
voltajes de aproximadamente 8,000V. 
 
La Figura 2.3 ilustra la zona de aislamiento y los sectores que ocupan el 
emisor y el detector de una interfaz optoelectrónica en un circuito integrado. Así 
mismo, en ésta figura se observa que la señal de mando (Vcc) manipula al emisor; 
mientras que el fotodetector es operado con voltajes de corriente continua de mayor 
potencia o con voltajes de corriente alterna. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 Zona de aislamiento, emisor y detector en un optoaislador. 
 Señal de mando 
Voltajes de corriente continúa 
Voltajes de corriente continúa 
 
 o 
 
Voltajes de corriente alterna 
 
Capítulo 2 
26 
Iled
Acabado exterior
Zona de 
aislamiento
Detector Cavidad
En un optoacoplador, el emisor y el detector se colocan en una cavidad con 
el firme propósito de protegerlos de las agresiones ambientales o físicas como lo 
son el ruido, las interferencias y las presiones mecánicas que se presentan al ser 
manipulados. 
 
La Figura 2.4 muestra a un ILED y a un detector los cuales se colocan frente 
a frente dentro de una cavidad; éste tipo de configuración recibe el nombre de 
opuesta por la posición de sus elementos. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 Dispositivos en configuración opuesta. 
 
La Figura 2.5 muestra una cavidad en forma oval, en donde el emisor y el 
detector son colocados horizontalmente dentro de una cubierta tipo domo, ésta 
configuración recibe el nombre de coplanar por la posición de sus dispositivos. 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
27 
Domo
Iled Detector
Cavidad
Acabado exterior Zona de aislamiento
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 Dispositivos en configuración coplanar. 
 
2.3.3.1 ENCAPSULADO 
Los optoaisladores en general se encapsulan con base en el formato de doble fila de 
conexiones (DIP, por Dual In Line Package), con una presentación de 4, 6, 8 y 16 
terminales de conexión. 
 
Para una configuración de cuatro terminales, los pines 1 y 2 corresponden al 
emisor, mientras que en las terminales 3 y 4 es ubicado el detector. Un optoaislador 
con seis pines presenta cierta similitud con el anterior formato debido a que contiene 
un solo emisor, y éste se localiza en las mismas terminales; para el detector se 
tienen reservados los pines 4, 5, y 6 sin embargo esto depende exclusivamente del 
tipo de detector a utilizar. 
 
El optoacoplador con ocho terminales de conexión contiene más de un 
emisor ubicados en los pines 1, 2, 3 y 4. Los detectores se encuentran disponibles 
en las terminales 5, 6, 7 y 8; y su ubicación depende del tipo de detector. 
 
El optoacoplador con dieciséis terminales contienen ocho emisores como 
 
Capítulo 2 
28 
máximo distribuidos desde el pin 1 hasta el 8; sus detectores ocupan 
frecuentemente la terminal 10 hasta la 16. 
 
 La Figura 2.6 muestra el encapsulado tipo DIP con ocho terminales de 
conexión en un optoaislador. 
 
 
 
 
 
Figura 2.6 Encapsulado tipo DIP en un optoaislador con ocho terminales. 
 
2.3.3.2 PARÁMETROS 
Los parámetros de mayor importancia que se utilizan en los optoaisladoresson: 
 
1. Eficiencia. 
2. Aislamiento eléctrico. 
3. Velocidad de respuesta. 
4. Temperatura. 
 
La eficiencia se define como la cantidad mínima de corriente que se requiere 
para obtener en el detector una respuesta. Para optoaisladores con detectores tipo 
transistor o darlington a éste parámetro se le conoce como relación de transferencia 
de corriente (RTC), su expresión matemática es la siguiente: 
 
 
Capítulo 2 
29 
•
•= 100
Entrada
Salida
I
IRTC
 
 ………………………(2.1) 
 
Para el caso de optoaisladores con detectores a scr y triac, la RTC no se 
aplica debido a que el emisor se polariza con voltajes de corriente continua; 
mientras que el detector se polariza con voltajes de corriente alterna. 
 
La relación de transferencia se puede observar en la Figura 2.7, en donde se 
compara la corriente del ILED, la cual establece el flujo luminoso, con la corriente 
del colector resultante del transistor de salida (cuya corriente de base es 
determinada por el flujo incidente). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.7 Grafica de transferencia en un optoaislador con salida a transistor. 
 
 
Capítulo 2 
30 
El aislamiento es un parámetro de suma importancia que debe tener un 
optoaislador, ya que el aislamiento entre una etapa de control y una etapa de 
potencia debe ser altamente efectivo para evitar fallas en los sistemas electrónicos. 
Como ya se mencionó anteriormente, la mayoría de los optoacopladores 
proporcionan un aislamiento eléctrico del orden de los megaohms para acoplar 
voltajes de hasta 8Kv. 
 
La velocidad de respuesta es un parámetro que determina la rapidez con la 
cual opera un optoaislador y depende por completo de las características del 
detector. 
 
La temperatura de trabajo es un parámetro que influye en la corriente de 
salida y así mismo en el rendimiento del optoaislador. En la Figura 2.8 se observa el 
efecto de la temperatura en un optoacoplador a medida que ésta aumenta o 
disminuye. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 Efecto de la temperatura en un optoaislador. 
 
Capítulo 2 
31 
2.3.3.3 TÉRMINOS ELÉCTRICOS 
Los siguientes términos eléctricos se aplican exclusivamente en los optoaisladores y 
se detallan a continuación. 
 
• Corriente de entrada o trabajo (IFT): Se define como la 
corriente que circula por las terminales correspondientes al 
emisor cuando se polariza en directa, también se denomina IF. 
 
• Corriente de salida (IO): Se define como la corriente que 
circula por las terminales correspondientes al fotodetector. 
 
• Transferencia de señal (T): Representa la relación entre dos 
magnitudes eléctricas del optoacoplador, una de entrada y 
otra de salida, indicándose para cada dispositivo las 
magnitudes elegidas. 
 
• Voltaje de trabajo (VF): Se define como el voltaje que se 
puede aplicar continuamente al emisor en condiciones 
normales de funcionamiento sin dañar el dispositivo, también 
se denomina VFT. 
 
• Resistencia de aislamiento (RIO): Se define como la resistencia 
entre el emisor y el fotodetector, debiendo presentar valores 
elevados para un buen aislamiento. 
 
 
Capítulo 2 
32 
2.3.3.4 EMISOR 
El diodo emisor de luz infrarroja, ILED, es el dispositivo que se utiliza como fuente 
óptica en los optoaisladores, y es quien recibe la señal de mando del circuito de 
control. No obstante que hay distintos tipos de ILED, el más común es el AIGaAs, el 
cual tiene una emisión cercana al infrarrojo (750-900nm), y el GaAs con una 
longitud de 940nm. El material del emisor que se elige tiene que acoplarse a la 
respuesta espectral del detector para garantizar su compatibilidad. El arseniuro de 
aluminio y galio es el que se utiliza con mayor frecuencia, ya que su longitud de 
onda puede variarse fácilmente alterando la relación galio-aluminio, asimismo, el 
AIGaAs necesita una baja corriente de trabajo, por lo cual se puede controlar 
directamente por circuitos digitales. 
 
2.3.3.5 FOTODETECTOR 
Los optoaisladores utilizan diferentes tipos de fotodetectores o controladores como 
salidas para aislar y controlar la señal en una etapa de potencia. Los controladores 
que se utilizan son: 
 
1. Transistor. 
2. Darlington. 
3. SCR. 
4. Diac. 
5. Diac de cruce por cero. 
 
El detector formado por un transistor de juntura bipolar (tbj) es de bajo costo 
con una velocidad de funcionamiento típica de 100-500Khz y una relación de 
 
Capítulo 2 
33 
transferencia de corriente mínima entre el 10% y el 100%. La salida a transistor de 
un optoaislador se utiliza para controlar básicamente transistores tbj y transistores 
de potencia. Ésta configuración se muestra en la Figura 2.9. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.9 Optoaislador salida a transistor. 
 
La salida a darlington tiene una relación de transferencia entre el 100% y el 
600%. La velocidad de funcionamiento es relativamente baja, la cual se sitúa entre 
los 2kHz y 10kHz. La salida a darlington de un optoacoplador también se utiliza para 
controlar transistores tbj y de potencia. La Figura 2.10 presenta el esquema de un 
optoacoplador con controlador darlington. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.10 Optoaislador salida darlington. 
 Emisor Salida a transistor 
1
2
3 4
5
6
 Emisor 
1
2
3 4
5
6
Salida a darlington 
 
Capítulo 2 
34 
La salida a SCR de un optoacoplador se muestra en la Figura 2.11. Éste tipo 
de configuración se utiliza para controlar básicamente al rectificador controlado de 
silicio (SCR, por sus siglas en ingles) y puede trabajar con voltajes de corriente 
continua o alterna, esto depende de la función en turno del SCR. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.11 Optoaislador salida SCR. 
 
El optoacoplador con salida tipo diac se utiliza para controlar básicamente 
triodos de corriente alterna. La Figura 2.12 muestra el tipo de optoaislador 
mencionado. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.12 Optoaislador salida diac. 
 
 
Emisor
 
 
 
Salida a SCR 
1
2
3 4
5
6
 Emisor 
 
 
 Salida a diac 
1
2
3 4
5
6
 
Capítulo 2 
35 
La Figura 2.13 presenta un optoacoplador con salida tipo diac, mejorado, con 
un circuito de cruce por cero. Éste tipo de optoaislador se utiliza exclusivamente 
para controlar triodos de corriente alterna. 
 
El circuito de cruce por cero evita que las corrientes parásitas, las cuales se 
originan por la emisión de fotones del diodo emisor de luz infrarroja, activen el 
controlador con salida a diac. También el detector de cruce por cero permite que un 
triac de potencia se conmute en los puntos de cruce por cero de la red de corriente 
alterna, por lo tanto se minimiza la generación de interferencias de radiofrecuencias 
(RF). 
 
 Las interferencias se pueden originar por el cambio brusco de tensión que se 
produce al conectar el circuito a la red de corriente alterna así como las 
desconexiones aleatorias de la red. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.13 Optoaislador salida tipo diac con circuito de cruce por cero. 
 
 
 Emisor
Circuito detector
de cruce por cero
1
2
3 4
5
6
Salida a diac 
 
Capítulo 2 
36 
 
 
 
 
COMPUERTA
 (G) 
 
Terminal Principal 2 (MT2) 
Terminal principal 1 (MT1) 
2.4 TRIODO DE CORRIENTE ALTERNA 
El triodo de corriente alterna, nombrado por algunos autores como triodo 
bidireccional de corriente alterna (triac), es un dispositivo electrónico de potencia 
con tres terminales de conexión: MT1, MT2 y compuerta. 
 
El triac se utiliza como interruptor electrónico en circuitos donde una 
determinada carga (RL) debe operar con voltajes de alimentación de corriente 
alterna. El triac puede conducir corriente en ambas direcciones y se puede 
considerar como si fueran dos SCR´s conectados como se indica en la Figura 2.14 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.14 Equivalencia del triac con dos SCR´s. 
 
El símbolo eléctrico del triac se muestra en la Figura 2.15 junto con los 
nombres y abreviaturas de sus terminalesde conexión. 
 
 
 
 
 
Figura 2.15 Símbolo y terminales de conexión del triac. 
MT2
MT1
G
COMPUERTA
 
Capítulo 2 
37 
2.4.1 PARÁMETROS ELÉCTRICOS 
Los parámetros que se manejan en los triacs son basicamente: el voltaje y corriente 
de compuerta, el voltaje de transición conductiva, la corriente máxima permisible, la 
corriente de retención y el voltaje de encendido. 
 
El voltaje de compuerta (VGT) es el voltaje necesario para conmutar al triac de 
un estado de bloqueo hacia el estado de conducción, éste valor se encuentra en el 
intervalo de 0.6V hasta 5V según el modelo del dispositivo. 
 
La corriente de compuerta (IGT) es la corriente necesaria para disparar un 
triac con intervalos entre 1mA y 60mA, como es normal, éstos valores varían con los 
cambios de temperatura. 
 
El voltaje de transición conductiva (VDROM) es el voltaje pico que las 
terminales principales pueden bloquear en cualquier dirección. Si el voltaje 
instantáneo aplicado en las terminales principales supera a VDROM el triac transita al 
estado conductivo y comienza a pasar corriente a la terminal principal, esto no daña 
al dispositivo pero representa una perdida en el control de la compuerta. Para evitar 
la transición conductiva, un tríodo de corriente alterna debe tener un régimen de 
VDROM mayor que el valor pico de vca que maneja el circuito. Los voltajes más 
comunes de VDROM en este tipo de tiristores son 100, 200, 400 y 600V. 
 
El voltaje de encendido (VTM) es el voltaje a través de las terminales 
principales del triac. Idealizando, debería ser de 0V, pero VTM generalmente es de 1 a 
2V en los reales. Un régimen bajo de VTM reproduce bien la acción de un interruptor 
 
Capítulo 2 
38 
mecánico, por lo que el suministro de voltaje se aplica totalmente en la carga. 
También indica que el dispositivo consume poca potencia. 
 
La corriente máxima permisible (IF) es la máxima rms que el triac soporta en 
las terminales principales. La corriente de retención (IH) es la mínima para que el 
dispositivo se mantenga en conducción. 
 
2.4.2 CURVA CARACTERÍSTICA 
La curva característica de funcionamiento del triac se muestra en la Figura 2.16. En 
ésta se observa que las zonas de conducción del triac se ubican en los cuadrantes 
uno y tres. 
 
La curva del triac muestra la corriente de compuerta, la corriente máxima 
permisible y la corriente de retención. En la gráfica se observa que el triac 
permanece en el estado de bloqueo hasta que la corriente de disparo alcanza el 
valor requerido, es en éste momento cuando el triac se conmuta al estado de 
conducción y la corriente aumenta repentinamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
39 
IV
III 
III 
IGT
Disparo 
V- V 
I
-I
IGT 
Disparo 
Estado de 
conducción 
Estado de 
conducción
IH
Estado de bloqueo
IF
IF
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.16 Curva característica del triac. 
 
2.4.3 FUNCIONAMIENTO 
El triac se utiliza como interruptor electrónico para controlar el flujo de corriente 
alterna hacia una determinada carga. Los métodos de disparo que se utilizan en un 
triac para conmutar del estado de bloqueo al estado de conducción son: 
 
1. Por tensión elevada entre MT1 y MT2. 
2. Por pulso de disparo en la compuerta. 
3. Por radiación luminosa. 
4. Por temperatura. 
 
El método que se utiliza casi de forma exclusiva es el disparo por compuerta. 
 
Cuando el triac se encuentra en el estado de conducción, hay una trayectoria 
de flujo de corriente de baja resistencia de una terminal principal a la otra, y circula 
dependiendo de la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado. De 
tal manera que cuando el voltaje es más positivo en MT2 (polarización en directa o 
 
Capítulo 2 
40 
Carga
Circuito fotodetector
del optoaislador
Compuerta 
MT1 
MT2 
positiva), la corriente fluye de MT2 a MT1. Cuando el voltaje es más positivo en MT1 
(polarización en inversa o negativa), la corriente fluye de MT1 a MT2. Para ambos 
casos el tríodo de corriente alterna se comporta como un interruptor. 
 
La conexión eléctrica entre el triac, la carga y la fuente de voltaje de 
corriente alterna en un circuito se muestra en la Figura 2.17; en dicho circuito se 
puede apreciar que el triac se coloca en serie con la carga. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.17 Conexión eléctrica entre un triac y una carga. 
 
2.4.4 ENCAPSULADO 
El encapsulado que se utiliza en los componentes semiconductores de potencia, 
como el triac, tiene que cumplir con ciertos requerimientos como los siguientes: 
 
1. Proporcionar a la corriente eléctrica un modo adecuado para que fluya en el 
dispositivo. 
2. Permitir que el calor generado en el silicio salga hacia el ambiente, 
normalmente a través de un disipador. 
3. Proveer soporte mecánico a la oblea semiconductora. 
 
Capítulo 2 
41 
4. Proteger a la oblea semiconductora de los efectos químicos del ambiente. 
5. Proporcionar el aislamiento adecuado entre los terminales de puerta, cátodo 
y ánodo del componente. 
 
Los semiconductores de potencia como los triacs utilizan diferentes 
encapsulados, desde la pequeña vaina metálica TO 3, TO 18, TO 39, hasta los 
encapsulados TO 92, TO 218, TO 220; y los componentes grandes montados en 
perno y tipo “disco de Hockey”. 
 
La superficie relevante de la oblea de silicio, que puede ser el cátodo o ánodo 
para un diodo de potencia, el colector para un transistor de potencia, y el ánodo 
para el tiristor, se cubren con una estructura multicapa de titanio (Ti), níquel (Ni) y 
plata (Ag). 
 
 Los diversos encapsulados que se utilizan en los triacs se aprecian en la 
Figura 2.18. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.18 Encapsulados del triac: (A) y (B) tipo TO 220; (C) disposición de 
presión; (D) tipo perno; (E) y (F) tipo “disco de jockey”; (G) alta frecuencia. 
 
Capítulo 3 
 
43 
CAPÍTULO 3 
OPTOAISLADOR MOC 3081 
 
3.1 INTRODUCCIÓN 
El circuito integrado MOC 3081 es una interfaz optoelectrónica perteneciente a la 
familia de los optoaisladores, en cuya salida contiene un controlador de triodos de 
corriente alterna y en donde también se incorpora el detector de cruce por cero de 
la corriente alterna. El optoaislador permite acoplar y aislar una etapa de control con 
una de potencia. 
 
En el presente capítulo se entregan los datos, parámetros y características 
eléctricas importantes que se relacionan con el circuito integrado MOC 3081. 
 
3.2 OPTOAISLADOR MOC 3081 
El optoaislador está formado por los siguientes dispositivos distribuidos en seis 
terminales de conexión: 
 
• Diodo emisor de luz infrarroja (elemento emisor). 
• Diac (elemento fotosensible controlador de triacs). 
 
El circuito integrado MOC 3081 también incorpora un circuito nombrado 
detector de cruce por cero; el circuito evita (como ya se mencionó en el apartado 
2.3.3.5) que las corrientes parásitas generadas por el funcionamiento del emisor en 
el optoaislador activen el controlador de triacs. Además, con el empleo del detector 
de cruce por cero se garantiza que el triac se conmute al estado de conducción solo 
 
Capítulo 3 
 
44 
en el cruce por cero de la corriente alterna; con lo cual se protege al tiristor de 
disparos no deseados. 
 
3.2.1 FUNCIONAMIENTO 
El funcionamiento del optoaislador se explica con la utilización del esquema 
simplificado de la Figura 3.1. Cuando la corriente (IFT) fluye a través del LED se 
genera una radiación infrarroja, la cual incide sobre el detector generando en éste 
último la corriente de mantenimiento (IH). Una vez que el detector se encuentra en 
estado de conducción (por efecto de IH) se permite el paso de la corriente mínima 
de disparo hacia la compuerta del triac. El estado de conducción permanece en el 
controlador hasta que la corriente que fluye a través del detector cae por debajo del 
valor de la corriente de mantenimiento(IH es de un valor de 100µA normalmente), 
momento en el cual el detector cambia al estado de no conducción. 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 Funcionamiento del optoaislador diagrama esquemático. 
 
El controlador puede cambiar al estado conductivo no solo por la acción de 
la IF, sino también por el exceso del voltaje de ruptura directa (VBO) entre las 
terminales MT1 y MT2 que es de 800V para el MOC 3081. 
 
Detector 
de cruce
por cero
MT
MT
IFTVFT
 
Capítulo 3 
 
45 
Por otra parte, el detector necesita de un resistor limitador de corriente de 
disparo. La función del resistor, además de acondicionar la corriente hacia la 
compuerta de un triac, también tiene por objetivo limitar la corriente a través del 
controlador de triacs en caso de presentarse variaciones de corriente o voltaje. 
 
El valor del resistor limitador de corriente de disparo se obtiene con la 
utilización de una expresión matemática, la cual es proporcionada por el manual de 
dispositivos optoelectrónicos de Motorola y se mencionará más adelante. 
 
3.2.2 TERMINALES DE CONEXIÓN 
Las terminales de conexión del circuito integrado MOC 3081 se distribuyen como se 
muestra en la Figura 3.2, y se mencionan a continuación: 
 
• Ánodo (pin 1). En este punto de conexión se localiza el ánodo 
del LED de luz infrarroja del optoaislador. En ésta terminal se 
conecta el resistor limitador de corriente para el ILED. 
 
• Cátodo (pin 2). En éste punto de conexión se localiza el 
cátodo del ILED. Generalmente, cuando la señal de mando es 
1 lógico, ésta terminal se conecta directamente al polo 
negativo de la fuente de alimentación. 
 
• No Conexión (pin 3). Terminal sin conexión. 
 
 
Capítulo 3 
 
46 
• Terminal Principal (pin 4). Ésta terminal se puede conectar a la 
compuerta del triac en forma directa, o bien se puede utilizar 
para la conexión de un resistor variable de precisión con valor 
de algunos cientos de ohms para reducir la sensibilidad de la 
compuerta del triac. 
 
• No Conexión (pin 5). Terminal sin conexión. 
 
• Terminal Principal (pin 6). En este punto, se conecta el resistor 
limitador de corriente de disparo, o un arreglo resistivo, con la 
finalidad de acondicionar el paso de la corriente de disparo 
hacia la compuerta del triac. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2 Terminales de conexión del circuito integrado MOC 3081. 
 
 
 
 
 
 
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1
2
3 4
5
6
 
Capítulo 3 
 
47 
3.2.3 PARÁMETROS ELÉCTRICOS 
Las especificaciones eléctricas que Motorola proporciona del circuito integrado MOC 
3081, se muestran en el cuadro 3.1. 
 PARÁMETROS MÁXIMOS 
Parámetro Símbolo Valor Unidad 
 PARÁMETROS DEL ILED 
Reverse voltage VR 6 Volts 
Forward Current-Continuous IF 30 mA 
Total Power Dissipation TA = 25 °C 
Negigible Power in Output Driver 
Derate above 25 °C 
 
PD 
120 
 
1.41 
mW 
 
mW 
°C 
 PARÁMETROS DEL FOTODETECTOR 
Off-State Output Terminal Voltage VDRM 800 Volts 
Peak Repetitive Surge Current 
(PW = 100 µS, 120 pps) 
ITSM 1 
 
A 
Total Power Dissipation TA = 25 °C 
Derate Above 25 °C 
PD 150 
1.76 
mW 
mW 
°C 
 PARÁMETROS GENERALES 
Isolation Surge Voltage (1) 
(Peak ac Voltage, 60 Hz, 1 Second 
Duration) 
VISO 7500 Vac 
Total Power Dissipation TA = 25 °C 
Derate Above 25 °C 
PD 250 
2.94 
mW 
mW 
°C 
Junction Temperature Range TJ - 40 to + 
100 
°C 
Ambient Operating Temperature 
Range (2) 
TA - 40 to + 
85 
°C 
Storage Temperature Range TSTG - 40 to + 
150 
°C 
Soldering Temperature (10 s) - 260 °C 
 
 
 PARÁMETROS ELÉCTRICOS (Temperatura ambiental de 25 °C) 
Parámetro Símbolo Minima Typ Maxima Unidad 
 
 PARÁMETROS DEL ILED 
Reverse Leakage Current (VR 
= 6 V) 
IR - 0.05 100 µA 
Forward Voltage (IF = 30 mA) VF - 1.3 1.5 Volts 
 
 
 
Capítulo 3 
 
48 
 PARÁMETRO DEL DETECTOR (IF = 0) 
Leakage with LED Off, Either 
Direction 
(VDRM = 800 V, Note 1) 
IDRM1 - 80 500 nA 
Critical Rate of Rise of Off-
State Voltage 
dv/dt 600 1500 - V/µS 
 
 
 COUPLED 
LED Trigger Current, Current 
Required to latch 
Output (Main Terminal 
Voltage = 3 V, Note 2) 
MOC 3081 
MOC 3082 
MOC 3083 
IFT 
 
 
 
- 
- 
- 
 
 
 
 
- 
- 
- 
 
 
 
 
15 
10 
5 
mA 
Peak On- State Voltage, 
Either Direction 
(ITM = 100 mA, IF = Rated 
IFT) 
VTM - 1.8 3 Volts 
Holding Current, Either 
Direction 
IH - 100 - µA 
Inhibit Voltage (MT1-MT2 
Voltage above which device 
will not trigger) 
(IF = Rated IFT) 
VINH - 5 20 Volts 
Leakage in Inhibit State 
(IF = Rated IFT, VDRM = 800 V, 
Off State) 
IDRM2 - 300 500 µA 
 
 
(1) Voltaje de aislamiento (VISO). Es un parámetro interno, para ésta prueba Pins 1 y 2 son 
comunes, y Pins 4, 5, 6 son comunes. 
 
Cuadro 3.1 Especificaciones eléctricas del circuito integrado MOC 3081. 
 
 
3.2.4 EMISOR 
 
El diodo emisor de luz infrarroja del tipo GaAs es el dispositivo emisor utilizado en el 
C.I, tiene un voltaje máximo de trabajo de 1.5V y un voltaje de polarización inversa 
(VR) igual a 6V. La corriente máxima de trabajo que el dispositivo puede soportar es 
de 30mA, éstos datos pueden ser consultados en el cuadro 3.1. La corriente mínima 
de trabajo del ILED se ubica en los 10mA. El objetivo de éste es emitir un haz de luz 
 
Capítulo 3 
 
49 
infrarroja hacia el controlador de triacs (a través de la zona de aislamiento) cada vez 
que el emisor se polariza en directa. 
 
3.2.4.1 RENDIMIENTO 
Todos los diodos emisores de luz disminuyen gradualmente su rendimiento, es decir, 
su potencia decae con respecto al tiempo de utilización, además, si la temperatura 
de trabajo es más alta que la sugerida por el fabricante, el ILED tiende a 
desgastarse de una forma más acelerada. 
 
Para prolongar el tiempo de vida del ILED, se recomienda que éste trabaje 
con corrientes cercanas a los 20mA, es decir a 3
2 de IFT, las cuales se pueden 
obtener con la implementación de un resistor limitador de corriente. 
 
3.2.4.2 CIRCUITO DE PROTECCIÓN 
El manual del fabricante del optoacoplador MOC 3081 proporciona y recomienda 
utilizar un circuito de protección para el emisor, este circuito blinda al ILED contra 
variaciones que se pudieran presentar en la señal de mando. La Figura 3.3 muestra 
el circuito de protección para el circuito emisor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 3 
 
50 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 Circuito electrónico de protección para el emisor. 
 
3.2.5 FOTODETECTOR 
El dispositivo fotodetector del circuito integrado 3081 combina básicamente un 
detector de cruce por cero y un controlador de tríodos de corriente alterna. 
 
El objetivo del detector es convertir el haz de luz proveniente del ILED en 
corriente eléctrica para conducir e introducir la corriente de disparo hacia la 
compuerta del tríodo de corriente alterna. 
 
3.2.6 CURVAS DE OPERACIÓN 
Las curvas de operación del circuito integrado MOC 3081 son proporcionadas por el 
fabricante a través del manual del optoaislador, las cuales se reproducen a 
continuación: la Figura 3.4 muestra la curva característica del voltaje de estado de 
encendido (VTM) a través de las terminales principales del controlador a una 
temperatura de 25 °C, 30mA y 1.5V. 
 
 
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1
2
3 4
5
6
1N4002 BC 547
OPTOAISLADOR
MOC3081
47Ω
RILED
 
Capítulo 3 
 
51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4 Curva característica del estado de encendido. 
 
La Figura 3.5 muestra el papel que juega la temperatura ambiental de 
trabajo, en éste caso se deduce que a mayor temperatura se necesita menor 
corriente de trabajo en el emisor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.5 Curva de la corriente de trabajo del ILED. 
 
 
Capítulo 3 
 
52 
La Figura 3.6 muestra el comportamiento de la señal que se emite en el ILED 
al aumentar o disminuir la corriente de trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.6 Corriente requerida para obtener una respuesta en el emisor.3.2.7 ENCAPSULADO 
El circuito integrado MOC 3081 se encapsula en base al formato Dual In Line 
Package con seis terminales de conexión en configuración opuesta entre sus 
dispositivos. 
 
El encapsulado proporciona al circuito integrado: 
 
• Inmunidad al ruido. 
• Inmunidad a interferencias. 
• Resistencia al medio de trabajo. 
 
La Figura 3.7 es una imagen del optoaislador MOC 3081. 
 
 
Capítulo 3 
 
53 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.7 Optoaislador MOC 3081. 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 4 
 
54 
CAPÍTULO 4 
IMPLEMENTACIÓN DEL OPTOAISLADOR MOC 3081 
 
4.1 INTRODUCCIÓN 
El capítulo cuatro y último presenta la implementación del circuito integrado MOC 
3081 como interfaz optoelectrónica. Su función específica consiste en recibir de una 
etapa de control el voltaje de corriente continua (señal de mando) para acoplarse 
con un circuito de potencia, el cual es polarizado por voltajes de corriente alterna, de 
tal manera que se permita la conducción y bloqueo de los tríodos de corriente 
alterna con el objetivo de controlar cargas resistivas. 
 
4.2 IMPLEMENTACIÓN DEL OPTOAISLADOR MOC 3081 
La implementación del circuito integrado MOC 3081 como interfaz consiste en 
calcular: 
 
1. El resistor limitador de corriente para el diodo emisor de luz infrarroja. 
2. El resistor limitador para la corriente de disparo. 
3. La corriente que consume la carga. 
 
El diodo semiconductor 1N4002, el transistor BC 547 y el resistor de 47Ω 
son dispositivos sugeridos por el fabricante del optoaislador para formar un circuito 
de protección para el ILED (ver apartado 3.2.4.2.). 
 
4.2.1 ANÁLISIS FUNCIONAL 
La actividad de cada dispositivo en la implementación del circuito integrado MOC 
3081 se presenta en el análisis funcional, y se indica a continuación: 
 
Capítulo 4 
 
55 
Vca: es el voltaje de línea monofásica de 125.3V (rms) a 60 Hz que se suministra a 
la etapa de potencia. 
Vcc: es el voltaje de corriente continua, igual a 5V, que proporciona la consola BMX 
marca Harris a través de su modulo lógico de control en sus terminales 4 y 5. 
RL es la carga resistiva con un voltaje de trabajo 125.3V con una potencia de 75W. 
D1 es un diodo semiconductor (1N4002) utilizado en el circuito de protección del 
ILED. 
Q1 es un transistor de juntura bipolar npn (BC 547) utilizado como interruptor para 
la protección del diodo emisor de luz infrarroja. 
Q2 es el triac BTA 12/400 que conduce los 360° de señal senoidal de vca; es decir 
conduce los 180° del ciclo positivo y los 180° del negativo, éste dispositivo es 
utilizado como interruptor electrónico de potencia. 
C.I.1 es el circuito integrado MOC 3081 que se utiliza como interfaz optoelectrónica 
en cuya configuración interna se encuentra el controlador de triacs, el detector de 
cruce por cero y el diodo emisor de luz infrarroja. El ILED envía su haz de luz hacia 
el controlador cuando es polarizado en directa por la señal de mando. El fotodiac es 
el dispositivo que introduce la corriente de disparo (pulsos de activación) a la 
compuerta del triac. 
R1 es el resistor que se utiliza para limitar la corriente en el diodo emisor de luz 
infrarroja. 
R2 es un resistor variable de precisión que se utiliza para calibrar la corriente que 
entrega R1. 
R3 es el resistor que se utiliza para limitar la corriente de disparo hacia la compuerta 
del triac. 
 
Capítulo 4 
 
56 
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1 
2 
3 4
5
6
125.3Vrms
F
125.3Vrms
COMPUERTA 
F
R
L1.5K
w N
MT
MT1
Q2=TRIA
CBTA12/40
0
OPTOAISLADOR
MOC 
3081
R4=0.5
K
C.I.
1
R3=8.2
K
R6=0.5
K
RG
T
1N4002 BC 547
R2=200 R1=15
0 
R5=47
SEÑ AL DE
MANDO 
INTERRUPTOR O
CIRCUITO DE
CONTROL
Q1
5Vcc
RILED
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1
2
3 4
5
6
125.3Vrms 
F 
125.3Vrms 
COMPUERTA 
F 
RL
1.5Kw
MT2 
MT1 
Q2=TRIAC
BTA12/400 
OPTOAISLADOR
MOC 3081
R4=0.5K
C.I.1
R3=8.2KR6=0.5K
RGT
1N4002
BC 547
R2=200R1=150 
CIRCUITO DETECTOR DE
 CRUCE POR CERO 
1
2
3 4
5
6
Vca Vca 
RL
N
Q2 
 
 
R4
C.I 1
OPTOAISLADOR 
MOC 3081 
R3R6
D1
R2R1 
R5
SEÑAL DE 
MANDO 
MODULO LÓGICO DE 
CONTROL 
Q1
Vcc
 
R4 es un resistor variable de precisión, con valores entre 100Ω y 500Ω, que se 
utiliza para reducir la sensibilidad en la compuerta del triac y acondicionar en menor 
medida la IGT. 
R5 es un resistor de 47Ω utilizado para el circuito de protección del emisor. 
R6 es un resistor variable de precisión de 500Ω que se utiliza para calibrar la 
corriente que entrega R3. 
 
La Figura 4.1 muestra solo la conexión de cada elemento, arriba mencionado, 
para su referencia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1 Referencia y conexión de los dispositivos. 
 
 
 
Capítulo 4 
 
57 
4.2.2 RESISTOR LIMITADOR DE CORRIENTE PARA EL EMISOR 
El resistor limitador de corriente para el emisor, nombrado RILED, es un dispositivo 
pasivo que tiene por función, como su nombre lo indica, limitar el paso de la 
corriente hacia el ILED. Su valor se calcula utilizando el diagrama de la Figura 4.2. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.2 Resistor limitador de corriente para ILED. 
 
Aplicando el método de mallas en donde se utiliza la Ley de Kirchhoff para 
voltajes (LKV) se tiene que: 
 
0VIRV ILEDILEDILEDCC =−− …………………………. (4.1) 
 
Al despejar ILEDR de 4.1, se obtiene la expresión 4.2 para calcular el resistor 
para el ILED. 
 
ILED
ILEDCC
ILED I
VVR −= ………………………………(4.2) 
 
 
1
2
3 4
5 
6 RILED 
 + - VILED 
+ 
 
-
Corriente I
Vcc= Voltaje de 
la señal de mando
 
Capítulo 4 
 
58 
Donde: 
ILEDR o FTR = Valor del resistor limitador de corriente del emisor. 
CCV = Voltaje de la señal de mando. 
ILEDV o FTV = Voltaje de trabajo del ILED. 
ILEDI o FTI = Corriente de trabajo del ILED. 
 
El resistor limitador de corriente se conecta en el ánodo del ILED (pin 1 del 
circuito integrado MOC 3081) para recibir la señal de mando que llega desde el 
modulo lógico de control. 
 
4.2.2.1 CÁLCULO DE RILED 
El valor del resistor limitador de corriente para el diodo emisor de luz infrarroja se 
calcula a partir de la expresión 4.2: 
 
ILED
ILEDCC
ILED I
VVR −= 
Asignando valores, se tiene que: 
 
CCV = 5V 
ILEDV = 1.5V 
ILEDI = 20mA 
ILEDR = ? 
 
Los datos obtenidos, se sustituyen en 4.2 para encontrar el valor del resistor. 
 
 
Capítulo 4 
 
59 
02.0
5.15RILED
−
= 
 
 175RILED = Ω 
 
El resistor de 175Ω no es un valor comercial, por lo tanto, se sustituye por un 
dispositivo de 150Ω a ½ watt, este valor sí se comercializa y además, se considera 
como inmediato, ello con el objetivo de asegurar que la corriente que circula por el 
diodo emisor de luz infrarroja se encuentre cerca de los 20mA. 
 
La corriente que circula por el ILED cuando ILEDR = 150Ω se obtiene al 
despejar ILEDI de la expresión matemática 4.1. 
 
ILED
ILEDCC
ILED R
VVI −= ……………………………….. (4.3) 
 
Donde: 
CCV = 5V 
ILEDV = 1.5V 
ILEDR = 150Ω 
ILEDI = ? 
 
Se realizan las sustituciones, con los valores citados anteriormente, en la 
expresión 4.3 para obtener el resultado de la corriente. 
 
 
Capítulo 460 
150
5.15I ILED
−
= 
 ILEDI = 0.0233A = 23.3mA 
 
El resultado indica que el valor del resistor de 150Ω limita la corriente de 
trabajo en 23.3mA, con una diferencia de 3.3mA con respecto a un uso virtual de un 
resistor de 175Ω. Sin embargo, es posible acondicionar la ILEDI a 20mA con la 
adición de un resistor variable de precisión (trimpot) con un valor de 100Ω 
conectado en serie con el resistor de 150Ω. 
 
 El valor total de un arreglo de resistores en serie se puede calcular con la 
aplicación de la expresión 4.4. En donde la resistencia total es igual a la suma de 
cada uno de sus elementos. 
 
NTOTAL RRRR ++= 21 …………………. (4.4) 
 
Donde: 
1R = 150Ω 
2R = Resistor variable = 100Ω 
 
Es necesario aclarar, de aquí en adelante, que ILEDR no es un componente 
único, sino es la suma del resistor de 150Ω más el resistor variable de 100Ω. 
 
Por lo tanto: 
ILEDR = 150Ω + 100Ω = 250Ω 
 
Capítulo 4 
 
61 
CIRCUITO DETECTOR 
DE CRUCE POR CERO 
1
2
3 4
5 
6 
 D1 
1N4002
RILED
BC 547
 
R2=100ΩR1=150Ω
R5=47Ω
SEÑAL DE 
MANDO 
OPTOAISLADOR 
 MOC3081
5VCC 
MODULO LOGICO DE 
CONTROL 
Q1
C.I.1 
 Se observa que ILEDR adquiere valores en un intervalo de 150 hasta 250Ω; 
la resistencia de 175Ω se ubica precisamente dentro del intervalo, por lo tanto, solo 
es necesario realizar el ajuste en el trimpot para obtener dicho valor. 
 
La Figura 4.3 muestra el diagrama de conexión entre el diodo emisor de luz 
infrarroja del optoaislador MOC 3081 y los dispositivos auxiliares (resistores de 47 y 
150Ω, diodo semiconductor 1N4002, transistor npn BC 547, trimpot de 100Ω). La 
conexión entre estos dispositivos permite en primer lugar el manejo de una señal de 
mando, que polariza en directa al ILED, siendo ésta un voltaje de corriente continua 
y, en segundo lugar para la protección del mismo diodo emisor contra posibles 
alteraciones en la señal de mando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.3 Conexiones de los dispositivos del circuito emisor del optoaislador MOC 3081. 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 4 
 
62 
pGT
rms
GT I
VR 2=
4.2.3 RESISTOR LIMITADOR DE CORRIENTE DE DISPARO 
El resistor (RGT) es un dispositivo pasivo limitador de corriente, que tiene por 
función acondicionar el flujo de la corriente de disparo de 1mA a 60mA de acuerdo 
con el modelo de triac para permitir la activación por compuerta del tiristor. Además, 
el resistor tiene por función proteger al controlador de triacs en caso de presentarse 
variaciones de corriente o voltaje, lo cual provocaría la destrucción del optoaislador, 
como se ha mencionado en el subtema 3.2.1. 
 
El valor del resistor limitador de corriente de disparo del triac se calcula con 
la utilización de la siguiente expresión, la cual es proporcionada por el manual de 
dispositivos optoelectrónicos de Motorola. 
 
 ………………………………. (4.5) 
 
Donde: 
GTR = Valor del resistor limitador de corriente de disparo. 
rmsV = Voltaje de línea monofásica en rms. 
pGTI = Corriente de disparo en valor pico. 
 2 = Factor de multiplicación para obtener el valor pico. 
 
El resistor RGT se conecta de la fase de la corriente alterna hacia la terminal 
seis del optoaislador. La terminal cinco se establece sin conexión alguna, mientras 
que la terminal cuatro se utiliza para la conexión directa de la compuerta del triac, o 
bien, a través de un resistor de precisión, como se logra apreciar en la Figura 4.4. 
 
 
Capítulo 4 
 
63 
pGT
rms
GT I
VR 2=
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1
2
3 4 
5
6
 Vrms
F
 Vrms
COMPUERTA 
F
RL
MT2
MT1
TRIAC
N 
RGT
R4
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.4 Resistor limitador de corriente de disparo. 
 
4.2.3.1 CÁLCULO DE RGT 
El valor del resistor limitador de la corriente de disparo para la compuerta del triac, 
con número de serie BTA 12/400, se calcula a partir de la expresión 4.5. 
 
 
 
 
Donde: 
 
 VefVrms = = 125.3V a 60Hz (Voltaje de línea monofásica medido y que se 
suministra al circuito de potencia). 
GTR = Valor del resistor buscado. 
pGTI = Corriente de disparo en valor pico. 
2 = Factor de multiplicación para obtener el valor pico. 
 
 
Capítulo 4 
 
64 
La corriente de disparo en el triac es de 15mA en valor rms (dato obtenido del 
manual de semiconductores NTE) por lo tanto, para obtener la GTI en valor pico es 
necesario aplicar la siguiente expresión: 
 
( )( )2rmsGTp II = ……………………………….. (4.6) 
 
 De acuerdo con 4.6 se obtiene el valor de corriente siguiente: 
 
pGTI = ( )( ) 021.02015.0 = A 
 
Se utiliza la expresión 4.5 y se asignan valores para hallar el valor de GTR . 
 
( )( )
021.0
23.125
=GTR = 021.0
2.177
= 8,353.33Ω 
 
 GTR = 8,353.33Ω = 8.35KΩ 
 
El resultado indica que se tiene que utilizar un resistor de 8.35KΩ, sin 
embargo, este no es comercial. Por lo tanto, se sustituye por un elemento con el 
valor de 8.2KΩ a 1 watt, éste dispositivo sí se comercializa y se considera como 
inmediato. 
 
 
Capítulo 4 
 
65 
Con el objetivo de garantizar que la corriente, la cual circula hacia la 
compuerta, se encuentre cerca del valor de disparo se propone utilizar una variante 
de la expresión 4.4. 
NTOTAL RRRR ++= 63 …………………. (4.7) 
 
Donde: 
3R = 8.2KΩ 
6R = Resistor variable = 0.5KΩ 
 
Es necesario mencionar, de aquí en adelante, que GTR no es un componente 
único, sino es la suma del resistor de 8.2KΩ más el resistor variable de 0.5KΩ. 
 
Por lo tanto: 
GTR = 8.2KΩ + 0.5 KΩ = 8.7KΩ 
 
 Se observa que 63 RR + adquiere valores en un intervalo de 8.2KΩ hasta 
8.7KΩ; el valor resistivo de 8.35KΩ se ubica precisamente dentro del intervalo, por 
lo cual solo es necesario realizar el ajuste en el trimpot para obtener el valor. 
 
 El resistor R4 es un dispositivo que se emplea con el objetivo de reducir la 
sensibilidad del triac y acondicionar en menor medida la corriente de disparo hacia la 
compuerta. El valor del resistor variable debe calibrarse entre un intervalo de 100Ω a 
500Ω. 
 
 
Capítulo 4 
 
66 
El diagrama de la Figura 4.5 muestra el diagrama de conexión entre los 
dispositivos electrónicos externos (trimpots de 0.5KΩ, resistor de 8.2KΩ, triac 
número de serie BTA 12/400) y el optoaislador MOC 3081; éstos elementos se 
acoplan para manejar el voltaje de corriente alterna que se utiliza para polarizar la 
etapa de potencia, en donde el elemento central es el triac. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.5 Conexiones de los dispositivos del circuito detector del optoaislador MOC 3081. 
 
4.2.4 CÁLCULO DE LA CORRIENTE EN LA CARGA 
La corriente (IL) que consume la carga de 75W se calcula a partir de la expresión 4.8 
 
( )( )( )PFIVP Lrmsrms .= ……………….. (4.8) 
 
Donde: 
rmsP = Potencia eficaz = 75W 
rmsV = Voltaje eficaz = 125.3V 
LI = Corriente de consumo en la carga 
PF. = Factor de potencia = 1 
CIRCUITO DETECTOR
DE CRUCE POR CERO
1
2
3 4
5
6
125.3Vrms
F
125.3Vrms
COMPUERTA 
F
RL 
N 
MT2
MT1
Q2=TRIAC
BTA12/400
OPTOAISLADOR 
 MOC 3081
R4=0.5KΩ
C.I.1 
R3=8.2KΩR6=0.5KΩ
RGT
 
Capítulo 4