INTERRUPTOR CONTROLADO POR SILICIO y DIAC

Vista previa del material en texto

República Bolivariana de Venezuela 
Ministerio del Poder Popular para la Educación 
Universidad Politécnica de Valencia 
Valencia edo. Carabobo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTERRUPTOR CONTROLADO POR SILICIO y DIAC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alumna: 
Profesora: Norbelia Heras 
Kenia Hernández 
 
INTRODUCCIÓN 
El interruptor controlado de silicio (SCS) es un tiristor con una compuerta adicional. Puede 
usarse como un tiristor, pero que se dispara con pulsos positivos o negativos en 
cualquiera de las compuertas. Sin embargo, también puede pasar al estado de no 
conducción aplicando pulsos a las compuertas. 
El DIAC es un dispositivo de cuatro capas que puede conducir en ambas direcciones 
(bilaterales). La terminología del DIAC significa (Diode para Alternating Current); es un 
interruptor de semiconductor bidireccional (ambos sentidos) que puede ser operado hacia 
delante y como en reversa. Este componente electrónico es un tipo de tiristores; que se 
usa principalmente para activar los TRIAC y otros circuitos basados en tiristores. Este tipo 
de transistor comienza a conducir corriente eléctrica si el voltaje aplicado supera su 
voltaje de ruptura. Los DIAC están disponibles en diferentes tipos de diseños; como 
componentes discretos en estructuras pequeñas con plomo, paquetes de montaje 
superficial y también los están que se atornillan al chasis o disipador. La mayoría de las 
veces, DIAC y TRIAC se utilizan juntos, por lo que también están disponibles en paquetes 
integrados. 
 
INTERRUPTOR CONTROLADO DE SILICIO (SCS) 
El dispositivo puede ser considerado como un circuito integrado con sendos transistores 
npn y pnp conectados como un par de realimentación positiva. Siendo accesibles las 
cuatro regiones, la realimentación positiva es fácilmente controlada, y el dispositivo 
puede ser accionado como un amplificador lineal de elevada ganancia de c.c. o como un 
interruptor. 
La operación básica del SCS puede comprenderse refiriéndose al equivalente con 
transistores. Se supone que ambos Q1 y Q2 están apagados y que, por lo tanto, el SCS no 
conduce. Un pulso positivo en la compuerta anódica lleva al Q2 hacia la conducción y 
proporciona así una trayectoria para la corriente de base al Q1. Cuando éste se enciende, 
su corriente de colector proporciona excitación de base al Q2, manteniendo así el estado 
encendido del dispositivo. Esta acción regenerativa es la misma en que el proceso de 
encendido del SCR y el diodo Shockley. 
Si tomamos el circuito equivalente para un SCR y agregamos otro terminal externo, 
conectado a la base del transistor superior y al colector del transistor inferior, tenemos un 
dispositivo conocido como interruptor controlado por silicio, o SCS: 
 
 
 
Este terminal extra permite que se ejerza más control sobre el dispositivo, 
particularmente en el modo de conmutación forzada, donde una señal externa lo obliga a 
apagarse mientras que la corriente principal a través del dispositivo aún no ha caído por 
debajo del valor de la corriente de retención. Tenga en cuenta que el motor está en el 
circuito de puerta del ánodo en la Figura a continuación. Esto es correcto, aunque no se ve 
bien. Se requiere el cable del ánodo para apagar el SCS. Por lo tanto, el motor no puede 
estar en serie con el ánodo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SCS: Circuito de arranque/parada del motor, un circuito equivalente con dos 
transistores. 
 
Operación del SCS 
El SCS también puede encenderse con un pulso negativo en la compuerta del ánodo, como 
se muestra en la figura (a). Esto energiza al Q1 hacia conducción, en el que a su vez 
proporciona corriente de base para el Q2. Una vez que el Q2 está encendido, proporciona 
una trayectoria para la corriente de base del Q1, sosteniendo así el estado encendido. 
Para apagar SCS se aplica un pulso positivo a la compuerta del ánodo. Esta acción polariza 
e inversa a la unión base−emisor del Q1 y lo apaga. El Q2 a su vez, se apaga y el SCS deja 
de conducir como se muestra en la parte (b). El SCS tiene comúnmente un tiempo de 
apagado más rápido que el SCR. 
Además del pulso positivo en la compuerta del ánodo o el negativo en la del cátodo, 
existen otros métodos para apagar un SCS. Los métodos de conmutación para reducir la 
corriente del ánodo abajo del valor de retención. En cada caso, el transistor opera como 
un interruptor. 
 
 
Aplicaciones 
Los SCS y SCR se utilizan en aplicaciones semejantes. El SCS tiene la ventaja de apagado 
más rápido con pulsos en cualquiera de sus terminales de compuerta; sin embargo, es 
más limitado en términos de los rangos de corriente y voltaje máximos. Además, el SCS se 
usa algunas veces en aplicaciones digitales, tales como contadores, registradores y 
circuitos de sincronización. 
Cuando se activa el interruptor de botón “on”, el voltaje aplicado entre la puerta catódica 
y el cátodo, sesga hacia adelante la unión base-emisor del transistor inferior y la enciende. 
El transistor superior del SCS está listo para conducir, habiendo sido suministrado con una 
 
trayectoria de corriente desde su terminal emisor (el terminal de ánodo del SCS) a través 
de la resistencia R2 hasta el lado positivo de la fuente de alimentación. Como en el caso 
del SCR, ambos transistores se encienden y se mantienen entre sí en el modo 
“encendido”. Cuando el transistor inferior se enciende, conduce la corriente de carga del 
motor, y el motor arranca y funciona. El motor se puede detener interrumpiendo la fuente 
de alimentación, como con un SCR, y esto se llama conmutación natural. Sin embargo, el 
SCS nos proporciona otro medio de apagado: la conmutación forzada cortocircuitando el 
terminal del ánodo al cátodo. [GE1] Si esto se hace (accionando el interruptor de botón 
“off”), el transistor superior dentro del SCS perderá su corriente de emisor, deteniendo así 
la corriente a través de la base del transistor inferior. Cuando el transistor inferior se 
apaga, rompe el circuito para la corriente base a través del transistor superior 
(asegurando su estado “apagado”) y el motor (haciendo que se detenga). El SCS 
permanecerá en la condición de apagado hasta el momento en que se vuelva a activar el 
interruptor de botón “encendido”. 
 
 
DIAC 
Es un par de Diodos de cuatro capas en paralelo que permite el disparo en cualquier 
dirección. El DIAC no conduce hasta que el voltaje a través de él excede el voltaje de 
rompimiento a saturación en cualquier dirección. 
El DIAC es un dispositivo de dos terminales que se conoce como diodo de conmutación 
bidireccional. Este dispositivo se construye básicamente de tres capas semiconductoras y 
utiliza el principio de ruptura de un transistor bipolar, aunque se diseña de manera de que 
al suceder la segunda ruptura del transistor el dispositivo no se dañe y pueda conducir 
corrientes considerablemente mayores. 
 
 
El símbolo viene dado por la estructura de dos diodos conectados en paralelo y opuestos 
entre sí y con 2 terminales. Dado que el DIAC es bidireccional, no se pueden nombrar 
estos terminales como ánodo y cátodo (como en el diodo); los terminales del DIAC se 
pueden denominar (A1 y A2) o (MT1 y MT2), donde MT significa terminales principales. 
Las conexiones del DIAC son reversibles como las de una resistencia. 
Se podría haber dado cuenta, aunque pertenece a la familia de tiristores, no posee un 
terminal de puerta de control; porque se pueden encender o apagar simplemente 
reduciendo el nivel de voltaje por debajo del voltaje de ruptura de avalancha y se puede 
hacer en ambas polaridades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estructura Interna del DIAC 
 
 
 
El diagrama anterior muestra la estructura típica de estos dispositivos. Como se 
mencionó anteriormente, el DIAC tiene 2 terminales (MT1 y MT2) y puede entregar 
flujo de corriente en ambas direcciones (bidireccional). El DIAC está hecho de una 
estructura de 5 capas; las capas más cercanas a los terminales son la combinación de 
capas positivas (+) y negativas (-). Cuando el voltajepasa a los terminales, la capa con 
la polaridad respecto al voltaje se activa; esta combinación de ambas polaridades (+ y - 
) ayuda a operar el DIAC en ambas direcciones. 
Funcionamiento del DIAC 
Se muestra el funcionamiento del DIAC con respecto a las polaridades. Considere que el 
terminal MT1 es positivo, luego se activará la capa P1 cerca de MT1; por lo que la 
conducción se llevará a cabo en el orden de P1-N2-P2-N3. Cuando la corriente fluye de 
MT1 a MT2, la unión entre P1-N2 y P2-N3 está polarizada hacia adelante; la unión entre 
N2-P2 tiene polarización inversa. 
De manera similar, si consideramos que el terminal MT2 es positivo; entonces se activará 
la capa P2 cerca de MT2 y la conducción se llevará a cabo en el orden de P2-N2-P1-N1. La 
corriente fluirá de MT2 a MT1 y las uniones entre P2-N2 y P1-N1 están polarizadas hacia 
adelante; y la unión entre N2-P1 está polarizada hacia atrás. Por tanto, la conducción será 
posible en ambas direcciones. 
 
 
 
Aplicaciones del DIAC 
Si desea que un TRIAC conduzca, debe proporcionar un pulso positivo o negativo a la 
puerta, para proporcionar un disparo simétrico, se usa principalmente junto con el circuito 
TRIAC. Los DIAC se utilizan para disparar TRIAC u otros tipos de tiristores, aparte de esto, 
no poseen muchas aplicaciones. Se utilizan como un dispositivo de activación en varias 
aplicaciones, como circuitos de control de fase del control de velocidad del motor, 
atenuadores de luces, controles de calor y muchos otros circuitos de control. 
 
CONCLUSIÓN 
Un interruptor de silicio controlado (SCS) consiste en una estructura de cuatro capas 
cuyas cuatro regiones semiconductoras son accesibles. Los DIAC también están dentro de 
los elementos de conmutación en la electrónica más utilizados y más importantes 
encontraremos como los BJT, MOSFET, IGBT, FinFET, TFT y otros tipos de transistores. 
Pero cuando se trata de cambiar el tipo de onda de CA (corriente alterna), con frecuencia 
el TRIAC se usa para cambiar la corriente en ambas direcciones. Dado que los TRIAC no 
pueden disparar simétricamente, se suelen implementar en el circuito con este 
componente. Pero el DIAC es un componente de 2 conexiones que puede actuar como un 
interruptor según el voltaje (v) aplicado a través de él.