Presentación1
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Presentación1

on

  • 1,419 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,419
Views on SlideShare
1,263
Embed Views
156

Actions

Likes
1
Downloads
21
Comments
0

3 Embeds 156

http://diegogg2012.blogspot.com 151
http://diegogg2012.blogspot.mx 4
http://diegogg2012.blogspot.com.es 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Presentación1 Presentación1 Presentation Transcript

  • Tipos de transistoresExisten varios tipos que dependen de su proceso de construcción y de lasaplicaciones a las que se destinanSimbología:
  • NOMENCLATURA UTILIZADA− VS = Tensión de disparo.− VH = Tensión de mantenimiento.− VR = Tensión inversa.− V0 = Tensión de pico de los impulsos.− IH = Corriente de mantenimiento.− IS = Corriente en el momento del disparo. -SUS= Silicon Unilateral Switch-SBS = Silicon Bilateral Switch- UJT =Uni-Juntion Transistor-VBB : Tensión interbase.− rBB : Resistencia interbase ⇒− VE : Tensión de emisor.− IE : Intensidad de emisor.− VB2 : Tensión en B2, (de 5 a 30 V para el UJT polarizado).− VP : Tensión de disparo⇒− IP : Intensidad de pico (de 20 a 30 μA.).− VV : Tensión de valle de emisor− IV : Intensidad valle del emisor.− VD : Tensión directa de saturación del diodo emisor (de 0,5 y 0,7 V).− μ : Relación intrínseca (de 0,5 a 0,8)
  • -PUT =Programable Uni-Juntion Transistor-IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor
  • El transistor de efecto campo ield-Effect Transistor o FET, en inglés) Los FET, como todos los transistores, se puede plantear como resistenciascontroladas por voltaje.La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado desemiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductoracomo la región activa o canal.La región activa de los TFTs (thin-film transistores, o transistores de película fina), porotra parte, es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio,puesto que la principal aplicación de los TFTs es como pantallas de cristal líquido oLCDs).
  • Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction FieldEffect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source).La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campose comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a lapuerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.DIFERENCIA CON LOS BJTEl funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT.•En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde lacorriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circulapor las otras terminales, no siempre puede ser despreciada.• Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hayque tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo oFET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de unatensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o noconducción, respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS son usadosextensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de loscircuitos integrados o chips digitales.
  • El JFETUn JFET reúne las características más interesantes de las válvulas electrónicas,con las grandes ventajas de los componentes semiconductores. Según sucomposición, existen dos tipos de transistores JFET, los JFET de canal N y los decanal P.Este componente está formado por una delgada capa de material semiconductortipo N denominado canal. A los lados de ésta aparecen dos regiones de materialsemiconductor tipo P. En cada uno de los extremos del canal se sitúa un terminal.Así, tenemos un terminal de fuente o surtidor (del inglés source) y otro desumidero o drenador (drain). Las dos regiones P se interconectan entre sí, y haciael exterior, constituyendo el terminal de puerta o graduador (gate).Ejemplo, en un JFET de canal N, lo portadores son los electrones.
  • Curvas características de drenador de un JFETEn estas curvas se puede observar que la corriente de drenaje ( ID ) se hace máspequeña a medida que aumenta la tensión negativa aplicada entre la puerta y elsurtidor ( VGS ).Al igual que ocurría con los transistores bipolares, en estas curvas se pueden apreciarlas zonas de operación: región ómhmica, región de corte y región de saturación.1.- ZONA ÓHMICA o LINEAL: En esta zona el transistor se comporta como unaresistencia variable ndependiente del valor de VGS2.-ZONA DE SATURACIÓN: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comportacomo una fuente de corriente gobernada por VGS3.- ZONA DE CORTE: La intensidad de DRAIN es nula (ID=0).
  • A diferencia del transistor BJT, los terminales DRAIN y SOURCE del JFET puedenintercambiarse sin que se altere apreciablemente la característica V-I (se trata de undispositivo simétrico).La operación de un JFET de CANAL P es complementaria a la de un JFET de CANAL N,lo que significa que todos los voltajes y corrientes son en sentido contrarioAplicacionesEl JFET posee varias aplicaciones, como son: interruptores analógicos, multiplexores,control automático de ganancia "CAG" en receptores de radio, amplificadores depequeña señal en receptores de radio y TV, troceadores o choppers, etc.
  • Ejemplo de interruptor analógico con un JFET.Si al circuito se le aplica una tensión VGS=0, el transistor entrará en saturación y secomportará como un interruptor cerrado. Por otro lado, si la tensión aplicada esVGS=VGS(apag), el transistor se pondrá en corte y actuará como un interruptorabierto.Cuando se utiliza un JFET como interruptor, se le hace trabajar únicamente en dosestados, corte y saturación.
  • Tipo de transistores de efecto campoEl canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P.El drenador y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso deFETs de modo mejorado, o dopados de manera similar al canal en el caso de FETs enmodo agotamiento. Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por elmétodo de aislamiento entre el canal y la puerta. Los tipos de FETs son: Podemosclasificar los transistores de efecto campo según el método de aislamiento entre el canaly la puerta:· El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) usa un aislante(normalmente SiO2).· El JFET (Junction Field-Effect Transistor) usa una unión p-n· El MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) substituye la unión PN delJFET con una barrera Schottky.· En el HEMT (High Electron Mobility Transistor), también denominado HFET(heterostructure FET), la banda de material dopada con "huecos" forma el aislanteentre la puerta el cuerpo del transistor.· Los MODFET (Modulation-Doped Field Effect Transistor)· Los IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) es un dispositivo para control de potencia.Son comunmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200a 3000V. Aún así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más utilizados en elrango de tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V.
  • · Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultrarápida del transistor.· Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando unapuerta fabricada de moléculas de ADN de una cadena para detectar cadenas de ADNigualesCaracterísticas· Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100M).· No tiene un voltaje de unión cuando se utiliza Conmutador (Interruptor).· Hasta cierto punto inmune a la radiación.· Es menos ruidoso.· Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.Precauciones:Con los transistores FET hay que tener cuidados especiales, pues algunas referencias sedañan con solo tocar sus terminales desconentadas (Estática).
  • MOSFET significa "FET de Metal Oxido Semiconductor" o FET de compuertaaislada, es un arreglo de cientos de transistores integrados en un sustrato de silicio. Es un dispositivo controlado por tensión, extremadamente veloz en virtud a lapequeña corriente necesaria para estrangular o liberar el canal. Por esta facultad selos usa ampliamente en conmutación. Su velocidad permite diseñar etapas congrandes anchos de banda minimizando, así, lo que se denomina distorsión porfase.La característica constructiva común a todos los tipos de transistor MOS es que elterminal de puerta (G) está formado por una estructura de tipoMetal/Óxido/Semiconductor. El óxido es aislante, con lo que la corriente de puertaes prácticamente nula, mucho menor que en los JFET. Por ello, los MOS se empleanpara tratar señales de muy baja potencia.Tiene una versión NPN y otra PNP. El NPN es llamado MOSFET de canal N y el PNPes llamado MOSFET de canal P, En el MOSFET de canal N la parte "N" estáconectado a la fuente (source) y al drenaje (drain)En el MOSFET de canal P la parte "P" está conectado a la fuente (source) y aldrenaje (drain):
  • PRINCIPIO DE OPERACIONTanto en el MOSFET de canal N o el de canal P, cuando no se aplica tensión en lacompuerta no hay flujo de corriente entre en drenaje (Drain) y la fuente (Source)Para que circule corriente en un MOSFET de canal N una tensión positiva se debeaplicar en la compuerta. Así los electrones del canal N de la fuente (source) y eldrenaje (Drain) son atraídos a la compuerta (Gate) y pasan por el canal P entreellos. La amplitud o anchura de este puente (y la cantidad de corriente) depende oes controlada por la tensión aplicada a la compuerta.En el caso del MOSFET de canal P, se da una situación similar. Cuando se aplica unatensión negativa en la compuerta, los huecos (ausencia de electrones) del canal Pdel drenaje y de la fuente son atraídos hacia la compuerta y pasan a través delcanal N que hay entre ellos, creando un puente entre drenaje y fuente. La amplitudo anchura del puente (y la cantidad de corriente) depende de la tensión aplicada ala compuerta.
  • MOSFET de empobrecimientoPara que un transistor de efecto de campo funcione no es necesario suministrarcorriente al terminal de puerta o graduador. Teniendo en cuenta esto, se puede aislartotalmente la estructura de la puerta de la del canal. Con esta disposición se consigueeliminar prácticamente la corriente de fuga que aparecía en dicho terminal en lostransistores JFET. En la siguiente figura se puede apreciar la estructura de un MOSFETde canal N
  • Este componente, puede funcionar tanto en la forma de empobrecimientocomo de enriquecimiento.La forma de trabajo de empobrecimiento se explica debido a que loselectrones de la fuente pueden circular desde el surtidor hacia el drenador através del canal estrecho de material semiconductor tipo N.Cuanto mayor sea la diferencia de potencial VDD aplicada por la fuente, mayorserá esta corriente.Debido a que la puerta está aislada del canal, se puede aplicar una tensiónpositiva de polarización al mismo. De esta manera, se consigue hacer trabajaral MOSFET en enriquecimiento. Efectivamente, la tensión positiva delgraduador provoca un aumento o enriquecimiento de electrones libres oportadores en el canal, de tal forma que, al aumentar la tensión positiva VGG,aumenta también la corriente de drenador.
  • Curvas de un MOSFET Se puede observar en las curvas características, este transistor sólo conduce cuando son aplicadas tensiones positivas al drenador, por lo que normalmente estará en no conducción o apagado.
  • APLICACIONEl MOSFET es frecuentemente usado como amplificador de potencia ya que ofrecendos ventajas sobre los MESFET’s y los JFET’s.En la región activa de un MOSFET en modo de enriquecimiento, la capacitancia deentrada y la trasconductancia es casi independiente del voltaje de la compuerta y lacapacitancia de salida es independiente del voltaje del drenador. Este puede proveeruna potencia de amplificación muy lineal.El rango de voltaje activo de la compuerta puede ser mayor porque los MOSFET’s decanal n en modo de vaciamiento pueden operar desde la región de modo devaciamiento (-Vg) a la región de modo de enriquecimiento (+Vg).CapacitanciaDos capacitancias son importantes en un conmutador de encendido-apagado conMOSFET. Éstas son Cgs entre Gate y la fuente y Cgd entre Gate y drenaje. Cada valorde capacitancia es una función no lineal del voltaje. El valor para Cgs tiene solamenteuna variación pequeña, pero en Cgd, cuando uDG haya pasado a través de cero, esmuy significativa.
  • EncendidoEn la mayoría de los circuitos con MOSFET, el objetivo es encenderlo tan rápido comosea posible para minimizar las pérdidas por conmutación. Para lograrlo, el circuitomanejador del gatillo debe ser capaz de alimentar la suficiente corriente paraincrementar rápidamente el voltaje de gatillo al valor requerido.ApagadoPara apagar el MOSFET, el voltaje gate-fuente debe reducirse en acción inversa comofue hecho para encenderlo. La secuencia particular de la corriente y el voltaje dependede los arreglos del circuito externo.Área segura de operaciónEl área segura de operación de el MOSFET está limitada por tres variables que formanlos límites de una operación aceptable. Estos límites son:1. Corriente máxima pulsante de drenaje2. Voltaje máximo drenaje-fuente3. Temperatura máxima de unión.Pérdidas del MOSFETLas pérdidas de potencia del MOSFET son un factor tomado en cuenta para la selecciónde un dispositivo de conmutación. La elección no es sencilla, pues no puede decirseque el MOSFET tenga menores o mayores pérdidas que un BJT en un valor específicode corriente. Las pérdidas por conmutación en el encendido y apagado juegan unpapel más importante en la selección. La frecuencia de conmutación es también muyimportante.
  • TRANSISTOR POTENCIA UJT El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN Físicamente el UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1
  • Donde:- n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante)- VB2B1 = Voltaje entre las dos basesLa fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7dependiendo del dispositivo y la temperatura.Dos ejemplos1.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios2.- Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1.Cuál es el voltaje de disparo aproximado?Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.Dato adicional que nos da el fabricante es la corriente necesaria que debe haberentre E y B1 para que el UJT se dispare = Ip.- Es importante hacer notar que también se ha construido el UJT donde la barra es dematerial tipo P (muy poco). Se le conoce como el CUJT o UJT complementario. Secomporta de igual forma, pero con las polaridades de las tensiones al revés.
  • TRANSISTOR MONOUNION UJT El transistor monounión (UJT) se utiliza generalmentepara generar señales de disparo en los SCR.Este transistor esta formado por una resistencia de silicio (de 4 a 9 KΩ) tipo Ncon tres terminales, dos bases, B1 y B2, y un emisor (unión NP).Entre B1(base1) y B2(base2) la mono unión tiene las características de una resistenciaordinaria (la resistencia entre bases RBB teniendo valores en el rango de 4.7 y 9.1 K).Cuando se aplica el voltaje de alimentación Vs en cd, se carga el capacitor C a través dela resistencia R, dado que el circuito emisor del UJT está en estado abierto.La constante de tiempo del circuito de carga es T1=RC. Cuando el voltaje del emisor VE,el mismo que el voltaje del capacitor llega a un valor pico Vp, se activa el UJT y elcapacitor se descarga a través de RB1 a una velocidad determinada por la constante detiempo T2=RB1C. T2 es mucho menor que T1. Cuando el voltaje del emisor VE sereduce al punto del valle Vv, el emisor deja de conducir, se desactiva el UJT y se repiteel ciclo de carga.El voltaje de disparo VB1 debe diseñarse lo suficientemente grande como para activarel SCR. El periodo de oscilación, T, es totalmente independiente del voltaje dealimentación Vs y está dado por:T = 1/f = RC ln 1/1-nCircuito Equivalente del UJT
  • La curva visualiza el comportamiento del diodo emisor
  • Región de Corte.-Tensión de emisor es bajaSe verifica que VE<VP e IE<IPLa tensión de pico vienen definida por la siguiente ecuaciónDonde la VF varía entre 0.35 y 0.7VPara el 2N2646 el valor típico es 250 , 0.49V. En esta región se comporta como unelemento resistivo lineal entre las dos bases de valor RBB.Región de Resistencia NegativaLA corriente de emisor está comprometida entre la corriente de pico y de valleIP<IE<IVRegión de SaturaciónEs similar a la zona activa de un tiristor con una corrientes y tensiones demantenimiento (punto de valle) y una relación lineal de muy baja de resistenciaentre la tensión y la corriente de emisor.La corriente de emisor es mayor que la corriente de Valle IE>IB.Aplicaciones•Oscilador•Circuito de disparo•Generadores de dientes de sierra•Controladores de fase•Circuitos temporizadores•Redes biestables, alimentaciones reguladas de voltaje o corriente
  • Funciona de forma similar al SCR y puede ser utilizado como regulador de circuitosde potencia.
  • Al aplicar una tensión VCC al circuito serie R-C, formado por la resistencia variable RSy el condensador CS, dicho condensador comienza a cargarse. Como estecondensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, elUJT entrará en conducción. Debido a que el valor óhmico de la resistencia R1 es muypequeño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de B1aparecerá un impulso de tensión. Al disminuir la corriente de descarga delcondensador, sobre el emisor del UJT, por debajo de la de mantenimiento, éste sedesceba y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador
  • Así, se consigue que en el terminal de la base 1 aparezca una señal pulsante en formade diente de sierra, que puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de unSCR o de un TRIAC. Para regular el tiempo de disparo es suficiente con modificar elvalor óhmico de la resistencia variable RS, ya que de ésta depende la constante detiempo de carga del condensador.Típica aplicación del generador de pulsos de diente de sierra con UJT para controlar eldisparo de un SCR. Mediante este circuito controlamos la velocidad de un motor serie(o de cualquier otro tipo de carga: estufas, lámparas, etc) gracias a la regulación de lacorriente que realiza sobre medio ciclo del SCR. Para controlar la velocidad del motor,basta con modificar la frecuencia de los pulsos en dientes de sierra, lo cual seconsigue variando el valor del potenciómetro RS.
  • Valores Típicos de un transistor UJT
  • TRANSISTOR MONOUNION PROGRAMABLEPUT (Programable Uni-Juntion Transistor): de caracteristicas idénticas al UJT, puedeajustar los valores de μ, VP e IV mediante un circuito de polarización externo.• Su constitución y funcionamiento es similar a las de un tiristor con puerta de ánodoTiene tres terminales: cátodo K, ánodo A y puerta de ánodo GA.FUNCIONAMIENTO DEL PUT• Si VA < VGA ⇒ diodo A-GA se polariza inversamente ⇒ solo circula corriente de fugas.• Si VA > VGA ⇒ diodo A-GA conduce y tiene una característica similar a la del UJT•
  • •La variación de μ IP e IV dependen de R1 y R2 en el divisor de tensión VGA, esdecir de RG.• El voltaje de valle Vv es el de encendido del PUT (≈ 1 V).• Los circuitos a continuación permiten la programación del PUT.
  • Un PUT se puede utilizar como un oscilador de relajación.El voltaje de compuerta VG se mantiene desde la alimentación mediante el divisorresistivo del voltaje R1 y R2, y determina el voltaje de punto de pico Vp.En el caso del UJT, Vp está fijo para un dispositivo por el voltaje de alimentación decd, pero en un PUT puede variar al modificar el valor del divisor resistivo R1 y R2.Si el voltaje del ánodo VA es menor que el voltaje de compuerta VG, el dispositivo seconservará en su estado inactivo, pero si el voltaje de ánodo excede al de compuertaen una caída de voltaje de diodo VD, se alcanzará el punto de pico y el dispositivo seactivará.La corriente de pico Ip y la corriente del punto de valle Iv dependen de la impedanciaequivalente en la compuerta RG = R1R2/(R1+R2) y del voltaje de alimentación en cdVs. N general Rk está limitado a un valor por debajo de 100 Ohms.R y C controlan la frecuencia junto con R1 y R2. El periodo de oscilación T está dadoen forma aproximada por:T = 1/f = RC lnVs/Vs-Vp = RC ln (1+R2/R1)
  • El PUT (Transistor Uniunión programable) es un dispositivo que, a diferenciadel transistor bipolar común que tiene 3 capas (NPN o PNP), tiene 4 capas.A diferencia del UJT, este transistor permite que se puedan controlar losvalores de RBB y VP que en el UJT son fijos. Los parámetros de conducción del PUT son controlados por la terminal GEste transistor tiene dos estados: Uno de conducción (hay corriente entre A yK y la caída de voltaje es pequeña) y otro de corte cuando la corriente de A aK es muy pequeña.Este transistor se polariza de la siguiente manera: Cuando IG = 0, VG = VBB * [ RB2 / (RB1+RB2) ] VG = n x VBB donde: n = RB2 / (RB1+RB2) La principal diferencia entre los transistores UJT y PUT es que las resistencias: RB1 + RB2 son resistencias internas en el UJT, mientras que el PUT estas resistencias están en el exterior y pueden modificarse. Aunque el UJT y el PUT son similares, El Ip es más débil que en el UJT y la tensión mínima de funcionamiento es menor en el PUT.
  • Ejemplo de oscilador con PUTEl funcionamiento es el siguiente: El condensador C se carga a través de laresistencia R hasta que el voltaje en A alcanza el voltaje Vp. En este momento elPUT se dispara y entra en conducción.El voltaje en VG cae casi hasta 0 (cero) voltios y el PUT se apaga, repitiéndose otravez el proceso (oscilador).Ver a continuación las formas de onda de lastensiones en C, K y G La frecuencia de oscilación es: f = 1 / 1.2 x RC
  • Valores Típicos de los PUT
  • Transistores IGBTLos IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) constituyen, desde el punto de vista desu empleo, un híbrido entre los transistores bipolares y los MOSFET para aprovechartanto la sencillez de ataque de los últimos, como la capacidad para conducir altascorrientes y baja resistencia en conducción de los primeros. los IGBT, al utilizar el principio de los FET tan sólo para el circuito de ataque y no el de potencia, dejando éste en manos de una estructura bipolar, reducen sustancialmente los requerimientos en cuanto a superficie de Silicio necesaria. Tenemos entonces que, para tensiones superiores a los 400V, la superficie de un IGBT es típicamente un tercio de la del MOSFET comparable.
  • El techo de frecuencia se sitúa alrededor de los 75kHz, debido a que la corrienteprincipal se controla con un transistor bipolar. En estos dispositivos sin embargo, sehan conseguido tiempos de conmutación de 0,2 ms con muy bajas caídas de tensión,lo que les hace muy útiles en conmutaciones rápidas.APLICACIONESLa facilidad de control, similar a la de un MOSFET, unida a sus pérdidas relativamentebajas, les convierten en la elección idónea para aplicaciones de control de motoresconectados directamente a la red (hasta 480 V). Para tensiones de 400 a 1200 V, losIGBT ofrecen ventajas sustanciales frente a los transistores bipolares de potencia, porlo que están sustituyendo a éstos en un amplio campo de aplicaciones.Actualmente, con la aparición de la 2ª generación de IGBTs, los fabricantes ofrecenuna amplia gama de estos dispositivos, y se pueden elegir bien por su rapidez o bienpor su caída de tensión en conducción; esto es muy interesante ya que permiteoptimizar la utilización de éstos dispositivos en función de las distintas aplicaciones.Se encuentran ya dispositivos capaces de soportar 1200 V y 400 A.
  • Un SBS o Interruptor Bilateral de Silicio, por sus siglas en inglés (Silicon BilateralSwitch) es un tiristor del tipo bidireccional, que está compuesto por dos tiristoresunidireccionales o SUS conectados en antiparalelo. Al igual que los tiristores UJT, PUTy SUS, el SBS es utilizado en circuitos osciladores de relajación para el control dedisparo de dispositivos que entregan potencia eléctrica a una carga, como los SCR ylos TRIAC; la diferencia consiste en que pueden dispararse tanto en el semiciclopositivo como en el negativo de una fuente de voltaje de corriente alterna, debido aque pueden polarizarse directa e inversamente.Como casi todos los familiares de los tiristores, el SBScuenta con tres conexiones: la compuerta (G), el ánodo oterminal 1 (A1 o T1) y el ánodo o terminal 2 (A2 o T2). Unacaracterística muy especial de este dispositivo es que no esuna versión modificada de un diodo con sus capas NPNP,sino más bien está compuesto internamente portransistores, diodos Zener y resistencias internas, y queademás vienen fabricados como circuitos integrados.
  • Circuito Equivalente, Curva Característica
  • Circuitos de DisparoControl de potencia de una carga con un SBS. Señal de salida del SBS.Los siguientes circuitos son utilizados para el control del disparo de un SBS. En elprimero, con la selección adecuada de dos resistencias se puede regular la corrienteque circula por la compuerta del SBS y por lo tanto permite ajustar su ángulo dedisparo y la potencia entregada a una carga cualquiera.Los ángulos de disparo en los dos semiciclos son igualesEn el segundo y tercer circuito se controla indirectamente la potencia entregada a lacarga, al controlar directamente el disparo de un SCR y TRIAC, respectivamente.Dependiendo de los valores de resistencias y capacitancias seleccionados, así mismoserá el tiempo de carga y descarga del condensador (constante RC); al cargarse elcondensador hasta un voltaje determinado, el SBS se disparará y le entregará pulsos devoltaje al SCR o TRIAC para que se disparen y le entreguen la potencia a la carga. Elsegundo circuito es comúnmente utilizado para el control de motores DC, mientras queel tercero es frecuentemente usado para control de iluminación (luces) y calentadoreseléctricos.
  • Curva Característica de Voltaje-CorrienteCurva Voltaje-Corriente de un SBS con la compuerta desconectada.Un SBS puede dispararse con la compuerta conectada o desconectada; estaterminal solamente proporciona mayor flexibilidad en el disparo y por tantoaltera sus características de voltaje-corriente. Si se comparara esta curvacaracterística con la de un DIAC, se podría observar que son muy similares; sinembargo, la curva del SBS tiene una región de resistencia negativa máspronunciada, lo que significa que su caída de voltaje es mucho más drásticadespués de llegar a su estado de conducción. Usualmente, el voltaje de rupturade un SBS se encuentra entre los 7 y 9 voltios, cuyo voltaje es mucho menor queel de un DIAC.
  • Interruptor Unilateral de Silicio SUS El Interruptor unilateral de silicio o mejorconocido por sus siglas en inglés como SUS (Silicon Unilateral Switch), es undispositivo de tres terminales (ánodo, cátodo y compuerta) el cual conduce en unasola dirección de ánodo a cátodo cuando el voltaje en el primero es mayor que enel segundo. Presenta características eléctricas muy similares a la de un diodo decuatro capas; sin embargo, la presencia de la terminal de compuerta le permitecontrolar su voltaje de disparo. Por su carácter unidireccional es utilizado para elcontrol de SCR´s y para el control de TRIACS.
  • Estructura y SimbologíaEste dispositivo presenta cuatro capas de materiales semiconductores; en el ánodose tiene la terminal de compuerta y un diodo Zener de bajo voltaje entre losterminales de compuerta y cátodo. Por esta razón, muchas veces es representadocomo un tiristor de puerta de ánodo al que se asocia el Zener.Comportamiento de la curva característicaEste dispositivo comienza a conducir cuando el voltaje entre Ánodo y Cátodo alcanzaun valor Vs el cual típicamente es de 6 a 10V. Después de esto el voltaje caedependiendo de la corriente de conducción. Hay que destacar que este dispositivoseguirá conduciendo mientras se mantenga un voltaje por encima de 0.7 y lacorriente de conducción no caiga por debajo de la corriente de mantenimiento IH lacual típicamente es de 1.5mA. En el caso que se dé una polarización inversa estedispositivo no conduce, sin embargo tiene un límite de voltaje inverso llamado VR elcual puede estar por el orden de los 30V. Si se supera este voltaje entonces sedestruye el dispositivo
  • Disparador de Tiristores en generalCircuito RC con SUS para disparar un Tiristor. R1 Carga C hasta Vs, luego C se descargapor él SUS, creado un pulso en R2, hasta que I se hace menor de IH.Por medio de una configuración RC, se puede utilizar este dispositivo para disparartiristores como el SCR y también TRIAC. Si cargamos un condensador por medio de unaresistencia variable de tal forma que el condensador alcance el voltaje de disparo delSUS en un tiempo RC, cuando este voltaje es alcanzado el condensador se descargarápor medio del SUS.Se producirá un pulso de voltaje en una resistencia, la cual estará conectada a lacompuerta de Tiristor. Este pulso será de muy corta duración ya que solo se mantienemientras el condensador entrega una corriente mayor a la de mantenimiento, en estosdispositivos esta corriente es bastante elevada. La resistencia variable nos permite variarel tiempo de carga del condensador y con ello el tiempo de disparo. Para utilizar estaconfiguración es fundamental el parámetro Vo, que es el voltaje pico producido por SUSen la resistencia, este factor es crucial ya que si no se tiene la suficiente potencia no sepodrá activar el tiristor. 4
  • Disparador de TRIACEn este circuito se controla el TRIAC mediante los disparos del SUS, que a su vez soncontrolados por R1, R2 y C1.Un circuito para control de TRIAC por medio de SUS, funciona de la siguiente forma. Unafuente AC conectada a un puente rectificador, entrega un voltaje rectificado a uncondensador C, Este voltaje tenderá a seguir el voltaje del puente con un atraso deposición, determinado por una resistencia de carga R2 en serie con el condensador. Enalgún momento del semi-ciclo el voltaje del condensador alcanzará el voltaje de disparodel SUS, al alcanzar este voltaje el SUS se dispara y permite que el condensador sedescargue a través del devanado primario de un transformador. Esta descarga delcondensador C1 produce un impulso de corriente en el devanado primario deltransformador hasta que el condensador se descargue al punto de no poder entregar unacorriente igual al de mantenimiento SUS. En el secundario se produce una corriente queva directo a la compuerta del TRIAC, la cual lo activa. Cabe destacar que la corriente vasaliendo de la compuerta; esto se logra invirtiendo el secundario, esto permite que elTRIAC se dispare en el segundo y tercer cuadrante, es decir para una corriente negativa ypolarización directa e inversa de terminales. Si no se colocara el SUS, los ángulos dedisparos serian diferentes entre los semi-ciclos positivos y negativos de la carga, ya querecordemos que el TRIAC se enciende dependiendo de la polarización de sus terminales ydel sentido de la corriente en su base. Sin embargo, como el SUS genera un pulso queevita que el TRIAC detecte una curva suave de elevación de corriente y con ello que sedispare en ángulos diferentes.
  • Disparo de SCRControl de SCREn este circuito de la figura “Control de SCR” se vuelve a observar la Configuración RCpara controlar el tiempo de disparo del SUS, este al disparase activa el SCR, sinembargo a diferencia del TRIAC este se desactiva para el semi-ciclo negativo, ya quepor la presencia de los diodos solo se disparara el SUS y con ello el SCR para el semi-ciclo positivo.
  • Valores Típicos de los SUSDatasheets de SUS, los valores mostrados son para la familia 2N4987, 2N4989, 2N4989y 2N4990Tensión de disparo Vs = 6 a 10VCorriente en el momento de disparo Is= 0.5 mATensión de Manteamiento VH = aproximadamente 0.7 a 25º CCorriente de mantenimiento IH = 1.5 mA Max.Caída de tensión directa (para If = 200mA) = 1.75VTensión Inversa VR = 30VPico de los impulsos V0=3.5 V minTemperatura de juntura Tj -65 a 125º CDe estos criterios se observa que este dispositivo opera para bajos valores de corrientey de voltaje, de hecho, la máxima corriente que este dispositivo maneja no es más de 1A.