Tiristores y Triacs Henri Lilen e Pubme PDF Free 1
February 14, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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HENRI ULEN
MARCOMBO BOIXAREU EDITORES
Tiristores y triacs
Tiristores y triacs
Henri Lilen
Alfaomega
marcombo
Edición original publicada por MARCOMBO. S A. Barcelona. España España Derechos reservados
O 1996 ALPAOMEGA GRUPO EDITOR, S A de C V Apar partad tadoo Po Posta stall 7.1-267. 0 3 3 11 Méxic éxico, o, D D-F -F,, Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Registra No 2117 ISBN 97 0 - 15- 0186-1
Reservados todos los derechos Prohib Prohibíí Ja su reproducción parci par cial al o lolal lola l po r cu a lq u ie r me d io , m ec á ni co , eléc el éc tr ico, ic o, de fotocopi&dp, término u otros sin permiso expreso del editor Edición autorizada para venta en México, Colombia, Ecuador, Perú, Bolivía,, Venezuela, Chile. Cenlroniiiérien, l istados Unid os \ el Caribe. Bolivía Caribe. Impreso en Colombia Impreso por Impreaudes Presencia S.A.
Í N D I C E Prefacio
15
17
17 18 19
22.. Teo ría del t i r i s t o r .... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........
21
Es Estr truc uctu tura ra y s ím b o lo El ti tiris risto torr b baj ajoo tten ensi sión ón (en (en est estado ado de b l o q u e o ) El tiristor bajo tensión directa Principio de cebado por puerta ¿C ¿Cóm óm o puede cebar cebarse se un t i r i s t o r ? .... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ... Curva característica del tiristor Definición de los símbolos A cccc ió ió n d dee la p u e r t a Corrientes de f u g a Corrientes
21 22 23 23 25 25 26 29 31
Capítulo
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1. Introducc ión
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1. ¿ Q Qu u é es el t i r i s t o r ? 2. La familia de los tiristores 3. El mercado de los tiristores
Capítulo Cap ítulo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
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Capítulo Capí tulo
3. Fabricación de dell ti r is to r
1. 2. 3. 4. 5. 6.
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Téc Técnic nicaa de dif usió n-a leac ión Téc nic a “todo d difusió ifusión” n” Estructura planar (de barrera aislante) Vidriado • E s t r u cctt u r a e p i t a x i a l Contactos 6.1.. En 6.1 Ensa samb mble le po porr ssoold ldaadu dura ra b l a n d a 6.2. En Ensa samb mble le p por or ssoold ldad adu ura f u e r t e 6.3. Ensamble por presión 7. Encapsulado
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Capítulo 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
El
32
32 32 35 36 37 37 38 38 40 40
41
41 43 45 46 47 49 50 5T
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t iirr i s ttoo r e n c o n m u t a c i ó n
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C eb ado p o r p u e r t a Impor Importa tanc ncia ia de la ve velo loci cida dad d de cr crec ecim imie ient ntoo de la co corr rrie ient ntee Cara Caract cter erís ísti tica cass d dee p u e r t a Corriente de enganche y corriente demantenimiento de mantenimiento Extinción (descebado) Límites de frecuencia Pendi Pen dien ente te d dee te n s ió n R Rég égiime men n d dee ccon ondu ducc cció ión n d ire cta
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T1 T1R1 R1STO RES Y TRIAOS 9. Influencia Influencia de la temper atura . 9.1. Temperatura de la unión 9.2. Temperatura de la cápsula 10. Potencia disipada 10.1 10.1 Resi Resist steencia ncia t é r m i c a 10.2. Impe Impeda danci nciaa té rm ic a 11. 11. Corr Corrie ient ntee med media ia m á x i m a
52 53 54 54 54 55 56
57
57 58 59 59 59 61 63 64 64 65 66
68 70 70 72 73
74
74 76 76 76 76 77
3.4. Di 3.4. Disp spar aroo mantenimiento en el cuad cuadra rant nteey IV (— - de f )enganche Corriente de corriente C ar ar a ct ct er er ís ís ti ti ca ca de p u e r t a Efe cto de la derivada de la tensión tensión con respecto al tiempo, dv /d t. . 6.1. Aplicación de dv/dt sin conducción previa 6 . 2 . d vv// d t en en c o n m u t a c i ó n 6.3. Importancia de la estructura del elemento 6.4. Importancia del circuito de utilización 6.5. Importancia del nivel de conducción, de la velocidad de decreci miento de la corriente y de la temperatura La di/dt di/dt en los los tr ia c s
7789 79 80 80 80 82 82
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Capítul Cap ítuloo 5.
Diferentes Diferentes tipos de tir ist or es
1. 2. 3. 4.
Tiristores de frecuencia industrial Tiristores sensibles Tiristores rápidos El D a r l i s t o r 4.1. Cara Caract cter erís ísti tica cass d i / d t 4.2. Ceba Cebado do de del D a rl is to r 4 .3 . 3 . C o nd i c io n e s d dee c e b a d o 5. El ti tiri rist stor or c om plem enta rio 6. El tir tirist istor or de puerta puerta d o b le 7. El ti tiri rist stor or blo q u ea b le 7.1. Funcionamiento
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7.2. Cara Caract cter erís ísti tica ca d dee p u e r t a 7 .3 .3 . C Cii r c u i t o s de m a n d o 8. El tiristor tiristor con unión unión de pu e r ta 9. El tiristor tiristor de puerta ale ja da 10. Fototiristores
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Capítul Capí tuloo 6.
El t r i a c
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1. Definición 2. Estructura 3. Ceba Cebado do del t r i a c 3.1. Ceba Cebado do en el cuadr cuadrant antee I (+ + ) 3.2 . Cebad o en el cuadr ante II (H ) 3.3. Cebado en el cuadrante III ( )
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4. 5. 6.
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7.
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C ap ap í tu tu lloo 7 . 1. 2. 3. 4.
El El El El
E llee m en en to to s d e d i s p a r o
82 83
85
d i a c ............. ................... ............. ............. ............. ............. ............ ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. ......... conmutador unila unilater teral al de silic silicio io ( S U S ) conmutador bilater bilateral al de sil silici icioo (S B S ) tr tran ansi sist stor or uniu uniun nión ión ( U J T )
85 85 87 88
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ÍNDICE
II
4.1. Es Estr truc uctu tura ra del U J T 4.2. Func Funcion ionamie amiento nto de del U J T El transi transisto storr un uniu iuni nión ón progra programab mable le ( P U T ) 5.1. Funcio Funcionami namiento ento del P U T 5.2. Programación Disparador asimétrico El diodo Shockley (diodo de 4 capas o diodo ti ri st or )........... )............... ........ ........ ....... ....... ........ .... Disparo Disparo por por elemento elementoss de pe pelíc lícul ulaa g r u e s a
88 89 90 90 91 93 93 94
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5.
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6. 7. 8.
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Capitulo Cap itulo 8. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Elementos complejos cont con t i r i s t o r e s
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Quadracs Conj Conjun unto to dio iodo do más t i r i s t o r Pu Puent e s m i x t o s Acopla Acoplador dores es óp óptic ticos os co con n ti r is to r e s Re l é s e s t á t i c o s Módulo de encendido para motores de ex pl os ió n
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Capítulo 9.
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Gobierno de tiristor es y t r i a c s . P r i n c i p i o s
1. Disparo en c.c 1. 1.1. 1. Ejem Ejempl ploo de c i r c u i t o 1.2 .2.. Ejem Ejempl ploo de c á l c u l o 2. Disparo en c. a 2 .1 . 1 . E j eem m p lloo de c á l c u l o 3. Disparo por impulso impulsoss o trenes de o n d a s 3.1.. Dis 3.1 Disp par aroo po porr imp impuls lsoo ú n i c o 3.2. Dis Dispa paro ro por por tr tren enes es de o n d a s
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95
95 95 96 96 97 97
98
98 98 10 1000 10 1022 103 103 103 105
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Capítulo 10. 1. 2. 3. 4.
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Gobierno de tiristor es y tria cs: circuitos de todo onada nad a
In Int er err up upt o r eess a l e a t o r i o s Montaje de interrupto interruptores res al ea to ri os Impedancia Z de disparo Interru Interruptor ptores es se seri riee y p a r a le lo
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Capitulo 11.
108 108 108 11 1111 11 1122
Gobierno de tiristores y tria cs: mando síncrono .
1. Fundamentos 2. Dete Detect ctor or de ce ro -co m pa ra do r 3. Interru Interruptor ptores es sín cro no s
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Capitulo 12.
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Fundamentos de de los los sis sistem temas as de ma ndo -re gul ació n C o nt ro l por paquet es de se mi on da s o de perí odos e nt er os . . . . Variante para el el gobierno gobierno de dos ti ri st or es Control por paquetes de períodos enteros mediante un circuito inte g r a do ( u A 7 4 2 )
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Capitulo 13.
113 115 116
Gobierno de tiristor es y triacs: variación de potencia por ma n d o s i n c r o n o 120
1. 2. 3. 4.
11 1133
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120 122 124 125
Gobierno de tiristore s y tria cs: variación de potenciapor potencia por án
gulo gulo de co nd uc ció n 1- Principios 2. Cebado por red RC y rectificación de ondacompleta ondacompleta
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1-7 127 130
12
TIRISTORES Y TRIACS
3. Disparo por circuito desfasador 131 4. Disparo mediante circuitos consemiconductores con semiconductores(generalidades) (generalidades) . . 132 5. D Dis ispa paro ro po porr U J T 134 13 4 5.1. Fundamentos 134 5.2. Determinación práctica del circuito.........................................................................135 5.3. Si Sinc ncro roni niza zaci ción ón del U J T 137 6. Dispa Disparo ro median mediante te SUS y S B S 138 ...........................................................................
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7. 8. 9. 10. 11. 12.
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Disp Di spar aro porr ddio i daoc S h o c k l e y Di Disp spar arooo po por iod Disparo Dispa ro por lám lámpara para d dee n e ó n Disparo por transistores D ispar o en onda completa mediante tiristor d deear r ast r e . Gobierno por un circuito esp espec ecial ial ( L l )
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140 14 1400 140 14 0 141
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Gobiern o de tiristor es y tri acs: dispar o por amplifi amplificado cadorr ma g nético Disp Disparo aro por ind induct uctanc ancia ia s a tu r a b le A mp l i f i c a do r m a g n é t i c o Mando con continua tinuament mentee va ri ab le Gobi Gobierno erno por tod todoo o n a d a
1 43 144
Capitulo 14.
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1. 2. 3. 4.
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146 146 146 148 150 15 0
C ap ap í tu tu l o 15. G oob b iiee rn rn o d e t ir ir is is ttoo re re s y t ri ri ac a c ss:: d i ssp p aarr o d e t ri ri ac ac s . . . 151 1. D iiss p a r o p oorr im p e d a n c ia 151 2. Disp Disparo aro por transfo transformador rmador au xi li ar 151 3. Disparo por c. c 151 4. Disp Dispar aroo po porr ci circ rcui uito toss tr an si st o ri za d o s 151 5. Dispar Disparoo por trans transistor istor un iun ión 152 15 2 6. Dispa Disparo ro po porr d i a c 153 6. 1. H i s t é r e s i s ......... .................. ................. ................. ................. ................. .................. ................. ................. .................. ................. ................. .................. ................. .............154 .....154 7. Disp Disparo aro por di diod odoo a s im é t r ic o 155 8. Disparo po r disp dispositi ositivos vos de pelíc película ula g r u e s a 155
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Ca Capí pítu tulo lo 16. Ex Exti tinc nció ión n del t i r i s t o r 1. Generalidades
156 156
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2. 3. 4. 5.
Reimp Reimplan lanta tació ción n de la te tens nsió ión n d ire cta Mo do s de e x t i n c i ó n Extinc Extinción ión m med edian iante te circ circuit uitos os L C Apertura de tiristores bloqueables 5 .1 .1 . A p pee rt rt u urr a p poo r c a p a c i d a d 5.2. Apertura por inductancia 5.3. Circuito con transistor uniunión 5.4. Circuito de extinción compatible con el montaje de la carga en el circuito de cátodo 5. 5 Utilizaci Utilización ón de una fuente auxiliar de tensión negativa . . . .
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Capitul Cap ituloo 17. 17. Dis Dispos positiv itivos os de p ro te cc ió n 1. P r oott ec ec c i óón n c o n t ra ra d i / d t
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23.. 4. 5.
157 158 160 16 0 162 162 163 163
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165 165 166 16 6 166
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PBrlo oottqec eue c c ioóón nco n nttrga ra raa di nv d/ ud c tt i v a loq ueo con nc oca carg Diagramas de cálculo de la red R C Protección de tiris tiristore toress bloq ueab les
166 16 86 168 16 *170 173
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ÍN Í N D IC E
C a p í t u l o 1 8. A p pll i ca ca c i o n e s c o n r e l é s e sstt át át ic ic os os e i nt e r r up to re s . 1. Cargado Cargadores res de ba te ría s 1.1. Características de carga de las baterías 1 . 2 . C aarr g a d o re re s s i m p l e s 1.3. Cargadores “profesionales” 2. Encendido de motores de exp los ión 2.1. Un dispositivo sencillo
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174 174 17 4 174 175 176 17 6 183 183
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2.2. Sistemas con tiristores bloqueables On Ondu dula lado dorr (c (con onve vert rtid idor or c . c . / c . a . ) Barri Barrido do de líne líneas as en T V De Dete tect ctor or fo to se ns ib le Mo Monta ntajes jes con captador fotoe léctr ico Detección d dee fa fase sess en una red tr if ás ic a Co Cont ntad ador ores es en a n i l l o 8.1. Doble oble dé déca cada da en a n i l l o 8.2. Contador reversible 8.3. Visualización Gobiern o de transductores electr omecánicos a poten potencia cia constante . Conmu Conmutació tación n ccomple omplementa mentaria ria (b ás cu la ) Protección por cortocircuito ((sis sistem temaa “crow-bar”)
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3. 4. 5. 6. 7. 8.
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191 191
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9. 10. 11.
184 18 4 186 187 189 189 18 9
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194 19 4 195 195 19 5 196 197 19 7 198 19 8
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12. Temp Tempor oriz izad ador ores es y r e l o j e r í a s 199 19 9 12.1. Temporización elemental 199 19 9 12.2. Temporización elemental de tres minutos 199 12.3. Circuito con tiristor complementario 201 12.4 12.4.. R Reeloje lojerí ríaa co con n a v isa d o r 201 13. Apli cacion caciones es de dell diodo S h o c k l e y .... ........ ....... ....... ....... ....... ....... ....... ........ ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... .....202 .202 13.1. 13. 1. Gen Genera erado dorr dien iente d dee s i e r r a 202 20 2 13.2. Generadores de iimp mpuls ulsos os R C 202 20 2 203 20 3 13.3. Generadores d dee imp impuls ulsos os L C 13.4. Lectura-escritura de memorias de ferritas 203 20 3 13.5. Mando de relés 204 20 4 13.6. Estroboscopio 20 4 205 20 5 13.7. Disparo Disparo de u una na alim alimen enta taci ción ón d dee e m e r g e n c i a
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14. de d un motor der elimp 15. Gobierno Ap Apli lica caci cion ones es de e los los f o to ti r is to s iapa rab risas 1 5. 5. 1. 1. E ssq qu uee ma ma s de p r i n c i p i o 15.2. Generadores de impulsos 15.3. Gobierno de potencia con o sin temporización 15.4. Automat ismo con fototiristores . 15.5. Circuitos lógicos 15.6. Flash electrónico de arrastre para fotografía 15.7. Dispositivo de alarma sonora 16. Ma Mand ndoo p poor pue uert rtaa l ó g i c a
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Capítulo 19.
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20 20 56 206 20 6 20 7 208 20 8 208 2 10 211 21 2 212
Aplic aciones : control de potencia y regulación po porr conm u tación y variación del ángulo de conducción
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1. Variaciones d dee po potencia tencia 1.1.. Mon 1.1 Montaj tajee b bás ásic icoo co con n 1.2. Gra dua dor de luz o 2. Graduador regu regulado lado de
por áng ángulo ulo de f a s e d ia c vari ador simple de velocidad luzz para fot og ra fí a lu
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215 21 5 215 21 5 21 5 21 6 21 7
14
T IR IS TO R ES Y TRIACS
3. Variador de velocidad con quadrac 4. Vari Variado ado res de velocid velocidad ad con tiristor tiristores es para motores universa universales les . 4.1. Variador sim simpl ple, e, m med edia ia o n d a 4.2. Variador semionda disparado por transistores 4.3. Variador semionda de disparo por lámpara de neón. neón . . . . 4. 4. Vari ado r semionda con regulació regulación n somera de velocidad . . 4. 5. Regu lado ladorr semionda con mejor control de la velocidad . .
....................................................................
21 2177 .
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217 21 9 21 9 220 22 2211 222
..............................................
4.6. onda completa completa de conconmutación lámpara derápida neón 4.7. Variador onda 4.8. Variador onda completa con compensación de carga. carga . . . . 4 .9 . C o m p o n e n t e s Alimentación estabilizada con prerregulación Regulación de la temperatura 6 .1 .1 . C i r cu it o s s e n c i l l o s 6.2. Gobie Gobiern rnoo en c. c.a. a. con con t i r i s t o r 6.3 . Mando por si sistema stema de "escalón y ramp a” 6 .4 . M a n d o p r o p o r c i o n a l 6.5 . Regulación de temperatura con mando proporcional (montaje (montaje sín sín crono) Gobierno de cargas inductivas en c.a 7.1. Circuito con UJT y tiristor auxiliar 7.2. Circuito con oscilador independiente 7.3. Circuitos con tiristores auxiliares Rectificadores controlados
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5. 6.
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7.
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8.
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Capítulo 20.
Gobierno de tiristores y triacs con
circuitos integrad os
. .
1. Introducción 2. Control con circuitos integrados ULN 2300 3. Mando síncron síncronoo con circui circuito to int integr egrado ado CA 30 59 3.1. 3.1. FFun unci cion onam amie ient ntoo d deel C I 3.2. Sistema de protección 3.3. Histé Histéres resis: is: sir m is ió n 3.4. Regul Regulació ación n de temperatu temperatura ra por todo o na d a 3.5. Control proporcional 3.6. Control por períodos enteros 3.7. 3.7. Co Con ntrol trol "m in i-m ax i" 3.8.. Co 3.8 Conm nmut utac ació ión n s e c u c n c ia l 3.9. Cómo aislar eléctricamente el captador 3.10. Comparador industrial 3.11. Gobierno por disparo único 3.12. Control de flash 3.13. Un conmutador casi perfecto 4. Mando síncro síncrono no con el uA 74 2
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Bibliografía
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23 2355 23 5 23 5 23 2366 23 2399 24 0 242
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22 2232 22 4 22 4 225 22 8 22 2288 23 0 23 0 23 2300
26 2655
24 2422 243 245 24 7 24 8 24 2499 25 0 2 50 251 25 2533 25 4 25 6 25 6 25 7 2 59 261 26 2611
PREFACIO Con la aparición del transistor empieza, en 1948, la era de los semiconductores, que en muy pocos años revoluciona completamente todos los dominios de la electrónica. Los minúsculos dispositivos a base de germanio, silicio y arseniu ro de galio, no sólo reemplazan con ventaja a las válvulas o tubos de vacío o de gas,, sino gas sin o qu e a d em ás vie vienen nen a ab abrir rir nuev nu evas as a pl plic icac acio ionn es a nue nuestra stra técn técnica ica.. El tiristor resulta ser algo más que un simple sustituyeme mejorado del ti rairón. Sus características permiten usarlo de las jornias más diversas y siempre con un máximo de fiabilidad y de precisión. El tiristor puede considerarse como una pareja de transistores de distintas p po o lari la rid d a d e s con co n dfacilita o s e le lem mmucho e n tos to s enel co com m ún, ún , d ede¡os ¡osu s tre tres s q u e co com m po ponn en ca cada da transistor transistor.. Esta concepción análisis funcionamiento. La excelente obra de Henri L perm rmite ite co com m p ren re n d er fáci fá cilm lmen ente te to todd os los pe aspectos anatómicos y fisiológicos de los tiristores. El lector penetra así de lleno en el dominio de los tiristores y asimila fácilmente roda la exposición de sus características y funcionamiento. Habiendo adquirido de este modo una sólida base de conocimientos, no tendrá ninguna dificultad para entender las muy numerosas aplicaciones de este elemento que, funcionando por todo o nada, puede servir igualmente como interruptor o como rectificador de c.a. o, por el contrario, de convertidor c.c.c.a.; que p puu e d e es esta tabi biliz lizar ar tant ta ntoo una un a ten tensió siónn c o m o una tem pera pe ratu tura ra y qu quee pu ed edee usarse usar se igualmente para variar la velocidad de un motor eléctrico o para la lectura y grabación de me/norias toroidales. ilen
exponer tal cantidad de la complejos problemas cony un de claridad yPara método era necesario tener experiencia didáctica el máximo talento de Henri L quien, desde hace años, es redactor en jefe de la revista Électronique et Microélectronique Industrielles, cuyo importante papel en el progreso de nuestra técnica es de todos conocido. Por tanto, estamos persuadidos de que quien haya leído atentamente esta obra sabrá aplicar eficazmente ¡os conocimientos que de ella habrá adquirido. ilen
E.
A isberg
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN 1.
¿Qué es el tiristor?
Conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, el tiristor es un componente idóneo en electrónica de potencia. El triac, por su parte, no es sino la variante bidireccional. El tiristor, concebido en un principio como equivalente de estado sólido para reemplazar al tiratrón a gas, se ha impuesto rápidamente en toda una serie de dominios de los que los más importantes son, a parte de la conmutación pura y simple, la variación de velocidad de motores y la graduación de luz. En efecto, el tiristor permanece normalmente bloqueado hasta el momento en que se le hace conducir actuando sobre su electrodo de disparo. Puesto que ese momento se puede fijar con toda precisión, es posible gobernar a voluntad el paso de intensidades de corriente (o de potencias) en su valor medio. Fundamentalmente son dos los modos posibles de funcionamiento. Sea, por ejemplo, la onda alterna rectificada de la figura 1 a ; gracias al tiristor se puede no dejar pasar más que algunas semiondas, bloqueando las otras: se obtendría entonces la onda de la figura 1 b , en la que se han suprim sup rimido ido las semiond sem iondas as 2 , 4, 6 y 7. Se puede igualmente no desbloquear el tiristor hasta un poco después del prin cipio de cada semionda, como se indica en la figura 1 c; de esa forma sólo se dis pone de una parte de la potencia total, como puede verse mejor en el caso de una semionda, en la figura 1 d\ en esta modalidad funcionamiento se aactúa pues sobre los ángulos de conducción de corriente y dedebloqueo, variándolos voluntad como ya se hacía con el tiratrón. Pero el tiristor presenta sobre el antiguo tiratrón una serie de ventajas, debi das precisamente al hecho de que constituye un elemento de estado sólido: inne- cesidad de precalentamiento, volumen reducido, fuerte resistencia a los cho ques y aceleraciones, posibilidad de trabajo en todas las posiciones, insensibilidad a las sobrecargas, fiabilidad, vida media muy larga, velocidad elevada de conmu tación, caída de tensión directa muy baja y poca dependa de la corriente, etc. Todo esto explica el hecho de que el tiristor haya conquistado o esté en vías de hacerlo, nuevos y vastos dominios tales como la alimentación, la televisión en color, el automóvil, la optoelectrónica, la lógica industrial, la regulación, auto matismos, telefonía, etc. El tiristor, obtenido en los Estados Unidos por la firma ha ha cia 1957, abordó el mercado europeo hacia 1959-1960. Su General nombre Electric se incluye 2
TIRISTORES Y TRIACS
entre los de esos nuevos componentes que han revolucionado el desarrollo de la electrónica desde que en 1948 se encontró ese elemento extraordinario llamado transistor.
íy v v y v v v y v \ 1
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© Potencia suprimida
f
A ng ul o de bloqueo
2.
Fig ig.. 1-1. 1-1. — El tiristor ac túa ese ncia lme nte en dos modalidades distintas. Siendo, en (a), la onda de entrada, el tiristor suprime, en ( b ) , algunos semi pe p e ri o d o s de el ella, la, m ie n tr a s q u e en (c ) s u b si s te n to dos los semiperiodos aunque no completos, como p u e d e a p r e c ia r s e m e jo r en el d et a ll e (d).
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A ng ul o de conducción
La fami lia de los tiristores
El termino “tiristor” designa a toda una familia de elementos semiconduc tores cuyas características son similares, en principio, a las de las antiguas válvu las “tiratrones". El nombre de tiristor proviene justamente de la contracción de r/ratrón y transistor. El tiristor tiene dos estados estables que dependen de los efectos de realimen tación de las uniones en la estructura PNPN; estas uniones pueden ser dos o más, y los elementos pueden ser uni- o bidireccionales, con dos o más terminales, dis tinguiéndose entonces entre "diodos" (dos terminales), “ triodos" (tres terminales) y “ tetrodos" (cuatro terminales). Dentro de esta gran familia cabe distinguir: — Los tiristores propiamente dichos, que son los elementos más conocidos y que en lengua inglesa se denominan “ Silicon controlled rectifier" o SCR. Se trata de elementos unidireccionales, con tres terminales (ánodo, cátodo y puerta) blo queados en el tercer cuadrante, por lo que también se les llama “ tiristores triodos
de bloqueo inverso" (reverse blocking triode thyristors). — L os o s trines, que derivan de los anteriores con la diferencia de ser bidireccionales, se denominan también “ tiristores triodos bidireccionales" . Su nombre usual pro viene de la contracción de “ triode AC switcfr. — L os o s foto fo toti tiri rist stor ores es o tiristores fotosensibles. El término inglés es "light ac tivated Silicon controlled switch" o LA SCR (según GE). — L os o s tiristores bloqueables, llamados también de “gain de commande á Poiiver- ture” ("GCO" de Silec, por ejemplo).*
* Tiristores con puerta de extinción ( turnoff switch"). GTO que los franceses de nominan a veces con el nombre Silcc de GCO. (.Y. iicl T.)
19
IN I N T R O D U C C IÓ N
— El conmutador unilateral cíe silicio. “SUS", de “ Silicon unilateral switch". — El conmutador bilateral de silicio, “ SB SBSS ”, de “ Silicon bilateral switch". — E l tiristor tetrodo de dos electrodos de mando, o “ S C S " , de “Silicon controlled
switch". — E l dio do Shock ley, ley, o diodo dio do ti tiris risto tor, r, también llamado diodo de cuatro capas. — Et ccéé te t e ra ra..
Sucesivamente iremos estudiando cada uno de estos tipos, haciendo especial hincapié en el estudio del tiristor propiamente dicho como elemento clave para llegar a una perfecta comprensión general del funcionamiento de toda la familia.
3.
El me rcado rca do de los tiristo res
El mercado de los tiristores está en plena expansión. En los Estados Unidos las ventas alcanz aron un impo importe rte tot total al de 70 millo millones nes d dee dólares een n 19 70 , lo que representa repres enta un aum aumento ento del 10 % sobre las ventas globale globaless de dell año anterior. Estas ventas ven tas se reparten sobre sob re una produc producción ción de dell 100 % . com o ssigue: igue: — Tiristores de
baja bajaco corr rrie ient ntee (< 1 A) ypoca tensi tensión: ón: 25 % ;
— TTri Tiri acs (hs asta más — iriacs rist stor oree(has dta e má 1 sa 3d5e 40 A: A3 ): 0 %2. 0 % ; — Tiri Tiristor stores es depotencia depotencia (por encima delos los tre 100 y 200 A): 25 %!
35 A. con conuna una gam a privil privilegiada egiada en
En comparación con los tiristores, el ritmo de crecimiento de los triacs re sulta muy rápido: — En 19 68 , los triacs rep resentaba n sólo un 5 % de las ventas totales de tiri tiris s tores. — En 19 69 , el porcent porcentaje aje pasaba a ser del del 11 % . — E n 19 70 , el porcentaje pasaba al 17 % , con 12 m mil illon lones es de dólare dólaress d dee ve ventas ntas,, siempre en los Estados Unidos. 100 o
8 0 _
-O Fig. Fig. 1-2 1-2.. — Crec imiento prob able del mercado del tiristor y del triac.
Tiris to re s
60 -
4) O •o m 40 V* >
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1968 19 69 1970
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1972 1973 1 1974 974 1975
1 19 1976 76 197 1977 7
Año
Hacia el año 1977 se calcula que se equilibrarán las ventas de tiristores y triacs¿Qué (fig. industrias 1-2). son las que usan corrientemente elementos del grupo de los tiristores? tiri stores? En un mercad o de dell 100 % , en valor comercial, tenemos een n lo loss Esta Estados dos Unidos para 1970:
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TIRlSTORES Y TRIACS
• 4 7 % en control industrial y bienes de equipo; • 14 % en máquinas calculad oras y de gesti gestión; ón; • 13 % en comunicaciones; • 9 % en encendido de automóvil; • 7 % para equi equipos pos de medida; • 4 % para el gran públi público; co; • 4 % pa para ra la iluminaci iluminación ón indust industrial; rial; • 2 % en electrodomésticos. Los tiristores (y los triacs) se han impuesto, como puede verse, en la indus tria (4 7 % ) y een n especial para lo relat relativo ivo al contro l de velocidad en motores, en alimentaciones, onduladores y en el control de temperatura.
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