TIRISTOR

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TIRISTOR
1.-Definición
Es un componente electrónico que consta 
de elementos semiconductores , que utiliza
la retroalimentación interna para crear un
interruptor. 
Los tiristores son un grupo de dispositivos
semiconductores especialmente diseñados
para trabajar en regímenes de alta corriente y/o alta tensión, y sus
principales aplicaciones se encuentran en el campo de la 
electrónica de potencia.
La mayoría de los tiristores tienen dos estados: interrupción y 
conductividad, y en el caso de la conductividad, la corriente no 
está determinada por el dispositivo, sino por el circuito de carga.
Son dispositivos de CC porque transmiten corriente solo en una 
dirección. Por lo general, se usa para
controlar la electricidad.
2.-Componentes
Los materiales de los que se compone son de
tipo semiconductor, es decir, dependiendo de
la temperatura a la que se encuentren, pueden actuar como 
aislantes o como conductores. 
El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde se ubican las
articulaciones del tipo PNPN entre ellos. Por lo tanto, se puede 
modelar como 2 transistores típicos de PNP y NPN, por lo que el 
tiristor también debe funcionar con voltaje inverso. 
Por lo tanto, se crean 3 intersecciones (llamadas J1, J2, J3), el 
terminal del puerto se conecta al conector J2 (unión NP).
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thyristor_circuit_symbol_es.jpg?uselang=es
3.-Origen
Este elemento fue desarrollado por ingenieros de General Electric
en la década de 1960, aunque un origen más lejano de este 
dispositivo se puede encontrar en el SCR, creado en 1950 por 
William Shockley (Premio Nobel de Física en 1956), quien lo 
defendió y desarrolló en los Laboratorios Bell en 1956. Gordon Hall
lideró el desarrollo en Morgan Stanley para la posterior 
comercialización de Frank W. "Bill" Gutzwiller de General Electric. 
4.-Métodos de activación de tiristores
Luz: Si un haz de luz golpea las uniones del tiristor hasta llegar al 
propio silicio, el número de pares de huecos de electrones 
aumentará y el tiristor podrá activarse.
Corriente cervical: Para un tiristor polarizado directamente, se 
activará mediante inyección de corriente cervical utilizando un 
voltaje positivo entre la compuerta y el cátodo. Si la corriente de 
este puerto aumenta, reducirá el voltaje de bloqueo directo y se 
dará la vuelta al activar el dispositivo.
Térmica: Una temperatura muy alta en el tiristor provoca un 
aumento en el número de pares de orificios electrónicos, por lo 
que las corrientes de fuga aumentarán, de modo que al aumentar 
la diferencia entre el ánodo y el cátodo, y gracias a la acción 
regenerativa, esta corriente puede llegar a 1, y se puede activar el
tiristor. 
Este tipo de activación puede implicar una salida de calor, por lo 
general, cuando el diseño determina este método como método de
activación, generalmente se evita esta fuga.
Alto voltaje: Si el voltaje directo del ánodo al cátodo es mayor que 
el voltaje de interrupción directa, se genera una corriente de fuga 
que es lo suficientemente grande como para desencadenar la 
activación de retroalimentación. Por lo general, este tipo de 
activación puede dañar el dispositivo hasta tal punto que se 
destruya.
Aumento de voltaje ánodo-cátodo: Si la velocidad a la que 
aumenta este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la 
corriente en la unión puede ser suficiente para activar el tiristor. 
Este método también puede dañar el dispositivo.
5.-Funcionamiento del núcleo
El tiristor es un interruptor biestable, es decir, es el equivalente 
electrónico de los interruptores mecánicos; Por lo tanto, es capaz 
de bajar o bloquear completamente el paso de corriente sin tener 
un nivel intermedio, aunque no puede soportar grandes 
sobrecargas de corriente. Este principio básico también se puede 
observar en el diodo Shockley.
El diseño del tiristor le permite encenderse rápidamente al recibir 
un pulso instantáneo de corriente en su terminal de control, 
llamado puerta, cuando hay un voltaje positivo entre el ánodo y el 
cátodo, es decir, el voltaje en el ánodo es más alto que el del 
cátodo. 
Puede apagarlo solo rompiendo la fuente de voltaje, abriendo el 
circuito o pasando corriente en reversa a través del dispositivo. Si 
el tiristor está polarizado inversamente, se producirá una fuga 
inversa débil hasta que se alcance el punto de voltaje inverso 
máximo, lo que resultará en la destrucción del elemento (con un 
deslizamiento de tierra en la unión).
Para que el dispositivo pase del estado bloqueado al estado 
activo, se debe crear una corriente de pestillo positiva en el 
ánodo, además, debe haber una pequeña corriente en la puerta 
que pueda hacer que se rompa un deslizamiento de tierra en la 
unión J2 para que el dispositivo funcione. Para que el dispositivo 
permanezca en estado activo, es necesario iniciar una corriente 
de mantenimiento desde el ánodo, que es mucho menor que la 
corriente de cierre, sin la cual el dispositivo dejaría de funcionar.
A medida que aumenta el flujo de la puerta, el punto de 
desplazamiento se mueve. De esta manera, el voltaje entre el 
ánodo y el cátodo para el paso OFF -> ON se puede controlar 
mediante la corriente de cuello correspondiente (el voltaje entre el
ánodo y el cátodo depende directamente del voltaje de la puerta, 
pero solo para OFF -> ON). Cuanto mayor sea la corriente 
suministrada al circuito de compuerta IG (corriente de compuerta),
menor será el voltaje ánodo-cátodo requerido para conducir el 
tiristor.
También se puede hacer que el tiristor comience a funcionar si no 
hay corriente de cuello y el voltaje ánodo-cátodo es mayor que el 
voltaje de bloqueo
6.-Aplicaciones
Por lo general, se utilizan en modelos donde hay corrientes o 
voltajes muy grandes.
También se utilizan comúnmente para controlar la corriente 
alterna, donde un cambio en la polaridad de la corriente regresa a 
la conexión o desconexión del dispositivo. 
Los tiristores también se pueden utilizar como controles en 
controladores angulares de fase, p. ej. Modulación de ancho de 
pulso para limitar el voltaje de CA.
En los circuitos digitales, los tiristores también se pueden 
encontrar como fuente de energía o potencial, por lo que se 
pueden utilizar como disyuntores magnético-térmicos, lo que 
significa que pueden romper el circuito eléctrico y abrirlo cuando 
la corriente que circula por él supera un determinado valor. Esto 
interrumpe la corriente de entrada para evitar daños a los 
componentes aguas abajo. 
El tiristor también se puede usar junto con un diodo Zener 
conectado a la puerta, de modo que cuando el voltaje de la fuente 
de alimentación excede el voltaje zener, el tiristor conduce, acorta
el voltaje de entrada que viene de la fuente a tierra, quema el 
fusible.
El primer uso a gran escala de los tiristores fue para controlar el 
voltaje de entrada proveniente de una fuente de voltaje como un 
enchufe. A principios de la década de 1970, los tiristores se 
utilizaron para estabilizar el voltaje de entrada de los receptores 
de televisión en color.
Se utilizan comúnmente para controlar la rectificación en 
corriente alterna, es decir, para convertir esta corriente alterna en
corriente continua (en este punto existen tiristores corrugados o 
inversores), para la realización de interruptores de baja potencia 
en circuitos electrónicos.
Otras aplicaciones comerciales son: 
Dispositivos (iluminación, calentadores, control de temperatura, 
activación de alarmas, velocidad del ventilador).
Herramientas eléctricas (para acciones controladas como 
velocidades del motor, cargadores de baterías).
 Equipos de exterior (rociadores de agua, encendido de motores de
gas, pantallas electrónicas, etc.)
7.-Fabricación
Técnica de difusión de zlitina: 
La parte principal del tiristor consiste en un disco de silicio hecho 
de material tipo N, se obtienen 2 enlaces en operación de difusión 
con galio, que con impurezas tipo P acopla 2 discos de cara. 
En el exterior, se forma una unión con contacto oro-antimonio.Los
contactos anódicos y catódicos se realizan con molibdeno. El 
conector de la puerta se fija a la capa intermedia (tipo P) con 
aluminio. 
Esta técnica se utiliza solo para dispositivos que requieren alta 
potencia.
Técnica de "difusión total": 
Esta es la técnica más utilizada, sobre todo en dispositivos de 
media o baja intensidad, y el principal problema de esta técnica 
son los contactos, cuya construcción es más delicada y 
problemática que en las aleaciones de difusión. 
Las capas 2 P se obtienen por difusión de galio o aluminio, y las 
capas N, por el sistema de máscara de óxido. 
El principal problema de este método radica en las muchas etapas
que deben implementarse. Sin embargo, algunas técnicas 
permiten que este proceso sea paralelo.
Técnica de partición de aislamiento: 
Esta técnica es una versión de la anterior. Se comienza con un 
sustrato de silicio de tipo N, que se oxida por ambas caras, y luego
se realiza la difusión en cada una de las 2 caras con material de 
tipo P. Una difusión muy prolongada a altas temperaturas conduce
a la fusión de zonas de 2 P. 
Después de este procedimiento, se elimina todo el óxido de una de
las parcelas y se abre una ventana en la otra, que luego se lleva a 
cabo para aislar varias zonas de tipo N, tipo de difusión P. Después
de la difusión final de N, el tiristor ya está terminado hasta que se 
establece la metalización, el corte de la matriz y la encapsulación.
Un transistor de contacto único (PJT) es un dispositivo que se 
utiliza para disparar tiristores.
Los tiristores más utilizados son SCR y TRIAC