Modelo de dos transistores de SCR o tiristor
En el vasto mundo de la electrónica, el tiristor se encuentra entre los dispositivos más fascinantes y útiles. Este componente, que actúa como un interruptor controlado por voltaje, ha revolucionado la manera en que gestionamos la energía en nuestras aplicaciones. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo funciona realmente un SCR? En este artículo, exploraremos el innovador modelo de dos transistores que da vida a este dispositivo, desglosando sus principios fundamentales y aplicaciones prácticas. Sumérgete con nosotros en este viaje técnico y descubre por qué los tiristores son una pieza clave en la tecnología moderna. ¡Comencemos!
En el apasionante mundo de la electrónica, existen numerosos dispositivos semiconductores que nos permiten controlar la corriente eléctrica de manera eficiente. En esta ocasión, nos adentraremos en el fascinante mundo de los modelos de dos transistores de SCR o tiristor. Estos dispositivos brindan un gran rendimiento y versatilidad en aplicaciones variadas, desde amplificadores hasta temporizadores. ¡Acompáñanos a descubrir cómo funcionan y cuáles son las ventajas de utilizarlos!
Este artículo describe dos modelos de transistores de SCR o Tiristor. Un tiristor, también conocido como rectificador controlado por silicio (SCR), es un dispositivo electrónico de potencia de tres terminales que se utiliza en diversas aplicaciones electrónicas como rectificadores, SMPS, etc. como dispositivo de conmutación. Tiene tres terminales: ánodo, cátodo y puerta.
>Un SCR o tiristor es similar a un diodo excepto por el hecho de que tiene un pin de control adicional. A diferencia de un diodo, un SCR también necesita voltaje positivo en la terminal de la puerta, además de que el ánodo y el cátodo se conectan a la terminal positiva y negativa de una fuente de voltaje, respectivamente.
Por lo tanto, la salida de un SCR se puede controlar simplemente controlando el voltaje de la puerta en un instante apropiado sin tener que conectar y desconectar el suministro. Esto le da una ventaja adicional al SCR sobre el diodo en aplicaciones donde se requiere control de voltaje.
Para un rectificador que usa diodos, la salida estará allí durante el semiciclo positivo completo y no podemos controlarlo. Pero con SCR, podemos decidir cuándo se debe aplicar el voltaje de la puerta y, por lo tanto, podemos darle un pulso a la puerta en ese instante para obtener la salida deseada. Esto aumenta la eficiencia de todo el sistema y permite operaciones más fluidas en el caso de aplicaciones de accionamiento por motor.
Modelo de dos transistores de SCR
A diferencia de otros dispositivos electrónicos de potencia, un SCR necesita un pulso positivo a través de la terminal de puerta solo una vez para activarse. Una vez que la corriente de la compuerta es igual o superior a la corriente de enganche, el SCR se activa y el voltaje de la compuerta se puede desactivar. El SCR no necesita un voltaje constante a través de la terminal de la puerta. Esto se debe a su modo de funcionamiento de dos transistores. Entendámoslo en detalle.
Modelo>Un SCR se puede mostrar como dos transistores de unión bipolar conectados espalda con espalda como se muestra arriba en la imagen. Ambos transistores son de tipo PNP y NPN respectivamente. Aquí T1 denota el tipo PNP mientras que el transistor de tipo NPN se ha denotado por T2. El terminal base de la T1 transistor está conectado a la terminal del colector de la T2 transistor.
El terminal colector de la T1 transistor está conectado a la base de la T2 transistor. Este es el modelo de transistor conectado espalda con espalda de un SCR. La unión G en la imagen que se muestra indica el terminal GATE de este SCR, mientras que A y K indican los terminales ANODE y CATHODE respectivamente.
Debe tenerse en cuenta que para que el transistor tipo NPN conduzca, se requiere un voltaje positivo en la base, mientras que un transistor tipo PNP conduce cuando hay un pulso descendente o se aplica un voltaje negativo en su terminal base.
Ahora, en el circuito anterior, el interruptor S se cierra en un instante de tiempo apropiado. Esto hace que aparezca un pulso positivo en la terminal base del transistor T2 y empieza a conducir. Suponiendo que no hay caída de voltaje entre el colector y el emisor del transistor T2, podemos decir que empieza a funcionar como un cortocircuito. Esto hace que el voltaje del terminal negativo de la batería aparezca en la base del transistor PNP T1.
Como un transistor NPN necesita un voltaje negativo en su base para iniciar la conducción, el transistor T1 también inicia la conducción. Por lo tanto, tanto T1 y T2 se comportan como una ruta en cortocircuito (suponiendo una caída de voltaje insignificante) y, por lo tanto, una corriente de carga comienza a fluir desde el suministro V a través de la carga representada por la resistencia R. Esto es lo que constituye el modelo de dos transistores de SCR o Tiristor.
Enclavamiento de transistores en SCR
El enclavamiento de los transistores en un SCR hace que un transistor controle al otro y, por lo tanto, no hay necesidad de ningún suministro de voltaje de base externo en el caso de los transistores o suministro de voltaje de puerta en el caso del SCR. Entendamos el proceso de enganche.
En el modelo anterior, el interruptor S cuando está conectado, hace que aparezca un voltaje positivo en la terminal base del transistor T2. Como resultado, T2 comienza la conducción y el voltaje del terminal negativo del suministro de la puerta aparece en el terminal base del transistor T1. Esto hace que el transistor T1 para comenzar la conducción también.
Ahora como T1 está conduciendo, hace que el voltaje positivo de la fuente ‘V’ aparezca en el nodo G (suponiendo una caída de voltaje insignificante en T1). Como base del transistor tipo NPN T2 es común con el nodo G, este voltaje positivo aparece en la base del respectivo transistor. Esto hace que el transistor T2 para continuar la conducción.
como T2 está conduciendo, hace que el voltaje terminal negativo de la fuente aparezca en su colector. El colector del transistor T2 está conectado a la base del transistor PNP T1. Así el transistor T1 también sigue conduciendo. De esta manera, ambos transistores continúan ejecutándose entre sí, lo que se conoce como modo de funcionamiento de bloqueo. Es por eso que el suministro de la compuerta no cumple ninguna función después de activar el proceso de cierre dentro de un SCR.
Una vez enganchados, ambos transistores conectados espalda con espalda (que representan un SCR) siguen funcionando y no necesitan suministro de puerta. Esto convierte a SCR en un dispositivo electrónico de potencia único en el que necesita un suministro de puerta solo durante el arranque y no para la operación continua.
Aquí hay una animación que representa el modelo de dos transistores de un SCR y su funcionamiento. Observe cómo se requiere el botón pulsador conectado a la terminal de la puerta o la terminal base común solo para iniciar el proceso de conducción. Una vez que eso sucede, no hay control del botón pulsador sobre todo el proceso.
Enganche>Esto es exactamente lo que sucede en un rectificador controlado por silicio (SCR). Para evitar que conduzca, la corriente a través del SCR debe reducirse por debajo de la corriente de enganche para que se pueda detener el enganche de los transistores.
Análisis matemático del modelo de dos transistores
El tiristor, cuando se divide en dos por la mitad, tiene dos partes: un transistor de tipo NPN y un transistor de tipo PNP conectados espalda con espalda como discutimos anteriormente. La imagen que se muestra a continuación es la de un tiristor dividido en dos por la mitad.
Modelo>La terminal A denota ánodo, K es el cátodo y G es la puerta mientras que IaIgramoy yok denote la corriente del ánodo, la corriente del cátodo y la corriente de la puerta, respectivamente.
Ahora, de acuerdo con la ecuación de corriente de fuga del transistor, la corriente del colector se da como
>Por lo tanto, para el primer transistor T1, podemos decir,
>En cuanto al primer transistor, la corriente del emisor es igual a la corriente del ánodo Ia.
Para el segundo transistor, T2
>Como la corriente del emisor en el caso del segundo transistor es igual a la corriente del cátodo del segundo transistor Ik.
Al aplicar KCL en el circuito, podemos decir,
>Nuevamente, al aplicar KCL, podemos decir
>Por lo tanto, Ia se puede dar como
>Por eso,
>Por lo tanto, es claro que con el valor creciente de ( α1 + α2), se acerca al valor 1 (unidad) y la corriente del ánodo sigue aumentando. Este aumento en el valor de ( α1 + α2) es el resultado de un incremento acumulado en el valor α1 y α2 que comienza con el suministro de la corriente de puerta Igramo al principio.
Esta acumulación de α1 seguido por α2 de nuevo seguido de α1 continúa y la corriente del ánodo aumenta. Este proceso de acumulación se denomina enganche del SCR o Tiristor. Es por eso que la corriente de puerta se requiere solo para iniciar el proceso de enganche del transistor, que se activa cuando la corriente del ánodo es igual a la corriente de enganche. Esto también se puede ver en la curva característica del SCR.
Curva>Como puede ver, el pulso de la puerta (Igramo) se aplica en un cierto instante haciendo que la corriente alcance el valor de corriente de enclavamiento. A medida que la conducción comienza en la región de conducción directa,gramo ya no se requiere y, por lo tanto, es igual a cero mientras la conducción continúa debido al enganche.
También queda claro a partir de la curva característica que la corriente de retención debe ser mayor que la corriente de retención para que comience la conducción directa.
Modelo de Dos Transistores de SCR o Tiristor
Introducción
En el vasto mundo de la electrónica, el tiristor se posiciona como uno de los dispositivos más versátiles y útiles. Este componente, que actúa como un interruptor controlado por voltaje, ha revolucionado la manera en que gestionamos la energía en diversas aplicaciones. ¿Pero cómo funciona realmente un SCR? En este artículo, exploraremos el modelo de dos transistores que da vida a este dispositivo, desglosando sus principios fundamentales y aplicaciones prácticas.
¿Qué es un Tiristor?
Un tiristor, también conocido como rectificador controlado por silicio (SCR), es un dispositivo electrónico de potencia de tres terminales utilizado en diversas aplicaciones como rectificadores y sistemas de conmutación. Este componente tiene tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G).
Modelo de Dos Transistores de SCR
El modelo de dos transistores consiste en dos transistores de unión bipolar (T1 y T2) conectados de manera que se controlan mutuamente. A continuación, desglosamos este modelo y cómo funciona:
- Transistores Conectados: T1 es un transistor de tipo PNP y T2 es de tipo NPN. El terminal base de T1 está conectado al colector de T2 y viceversa.
- Activación del Dispositivo: Para activar el tiristor, se necesita un pulso positivo en la puerta. Esto hace que T2 comience a conducir, lo que a su vez activa T1.
- Enganche: Una vez que ambos transistores están en conducción, se retroalimentan mutuamente. Esto significa que no se necesita un voltaje constante en la puerta para mantener el tiristor activo.
- Desactivación: Para desactivar el tiristor, la corriente a través del mismo debe caer por debajo de un cierto umbral conocido como corriente de enganche.
Este funcionamiento hace que el tiristor sea un dispositivo altamente eficiente en control de corriente, siendo crucial en aplicaciones como reguladores de potencia y controladores de motor.
Ventajas del Modelo de Dos Transistores
- Control Preciso: Permite el control del voltaje de salida mediante un simple pulso a la puerta.
- Alta Eficiencia: Reduce las pérdidas energéticas en comparación con otros dispositivos de conmutación.
- Versatilidad: Puede ser utilizado en aplicaciones tanto de corriente alterna como continua.
- Durabilidad: Posee una larga vida útil y alta capacidad de soporte de corriente.
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿Cuál es la diferencia entre un tiristor y un diodo?
A diferencia de un diodo, que permite el flujo de corriente en una sola dirección, el tiristor puede ser activado mediante una señal en la puerta y puede mantener el flujo de corriente incluso después de que la señal se haya retirado.
¿En qué aplicaciones se utilizan los tiristores?
Los tiristores se utilizan en aplicaciones de control de potencia, como reguladores de voltaje, controladores de motor y en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS).
¿Cómo se puede desactivar un tiristor?
Para desactivar un tiristor, es necesario reducir la corriente que fluye a través de él por debajo de la corriente de enganche, provocando que deje de conducir.
El harchi: ¡Totalmente! Yo también me acuerdo de mis días en la uni, haciendo experimentos con tiristores. Al principio me costó un montón, pero una vez que le coges el truco, es como magia. El modelo de dos transistores es una joya, realmente ayuda a simplificar el diseño y a entender mejor cómo funcionan. He visto aplicaciones en sistemas de control que son impresionantes. ¡Gracias por el contenido, chicos!
Traver. ¡Me encanta el tema de los SCR! Recuerdo que en la universidad tuvimos un proyecto donde tuvimos que diseñar un circuito con tiristores y fue una experiencia increíble. Aunque al principio se me complicó un poco entender cómo funcionaban, al final fue muy gratificante ver el circuito funcionando. Este modelo de dos transistores que mencionan es súper útil y abre muchas posibilidades en aplicaciones electrónicas. ¡Gracias por compartir!
Ricardo orlando: ¡Totalmente de acuerdo, Traver! Los SCR son fascinantes. Yo también trabajé con tiristores en un proyecto de control de velocidad de un motor y, aunque fue un desafío, aprender sobre su función y características fue clave para lograr que el motor funcionara a la perfección. El modelo de dos transistores tiene mucha lógica y es genial ver cómo se puede aplicar en el mundo real. ¡Gracias por la info!