¿Qué es un Tiristor?
Los tiristores, también conocidos como SCR (Silicon Controlled Rectifier) o rectificadores controlados por silicio, son dispositivos semiconductores con acción rectificadora. La acción rectificadora se refiere a la conversión de corriente alterna en corriente continua. Un componente electrónico común con acción rectificadora es el diodo.
La principal diferencia entre un diodo y un tiristor radica en la presencia del terminal de puerta. Los tiristores poseen un terminal adicional denominado compuerta, y solo exhiben acción rectificadora cuando la corriente fluye a través de dicho terminal de compuerta. Esto significa que los tiristores pueden controlarse mediante la aplicación de una señal en el terminal de compuerta, lo que los hace útiles para aplicaciones que requieren un control más preciso sobre la rectificación de corriente.
Usos de los Tiristores
Los tiristores encuentran diversas aplicaciones en la industria, como la producción de sosa y el recubrimiento electrolítico. En la industria de la sosa, se utiliza la electrólisis del agua salada con tiristores para generar sosa cáustica e hidrógeno. La sosa cáustica es un producto químico fundamental en la fabricación de jabón y detergentes.
En nuestra vida cotidiana, los tiristores también se emplean en aplicaciones como la regulación de la iluminación LED. Los tiristores controlan la corriente que llega a los LED, y esta función se encuentra en los controladores LED, los cuales suelen contener tiristores. De esta manera, los tiristores permiten controlar la intensidad luminosa y el brillo de los LED de manera eficiente.
Principio del Tiristor
Los tiristores están compuestos por una estructura cuádruple PNPN, formada por semiconductores de tipo p y n. Los terminales de puerta se conectan a los semiconductores intermedios de tipo n o p, conocidos como puerta N y puerta P, respectivamente.
Debido a su estructura cuádruple, los tiristores presentan tres uniones. Cuando se observa desde el lado del ánodo (ánodo) hacia el lado del cátodo (cátodo), la primera y tercera unión están polarizadas hacia adelante, mientras que la segunda unión está polarizada inversamente. En este estado, si se intenta hacer pasar corriente del ánodo al cátodo, fluirá muy poca corriente.
Sin embargo, si se aplica una tensión directa al tiristor y fluye corriente hacia el terminal de puerta, se produce un fenómeno conocido como ruptura de avalancha, lo que permite la conducción entre el ánodo y el cátodo. Esto se denomina “encendido” o “arco puntual” del tiristor.
Una vez que el tiristor se ha encendido, la conducción se interrumpe cuando la corriente que fluye hacia el ánodo llega a cero. Esto se conoce como “apagado” o “extinción”. El apagado del tiristor ocurre de manera espontánea debido a que la corriente alterna tiene períodos regulares de tensión cero.
Más Información sobre los Tiristores
Aplicaciones de los Tiristores
Los tiristores se pueden utilizar para controlar altas potencias. Los tiristores se utilizan en la sección de potencia de equipos que controlan grandes cantidades de potencia. A continuación se enumeran ejemplos concretos.
1. Rectificador
La rectificación es la conversión de corriente alterna en corriente continua. Como rectificadores se utilizan diodos y tiristores, que son piezas clave de los circuitos rectificadores. Los rectificadores de tiristores son más pequeños y ligeros que los de diodos, pero las altas frecuencias generan ruido en el sistema de alimentación. En los últimos años, se han desarrollado rectificadores con transistores para suprimir los armónicos.
2 Control del Motor de CA
El equipo que controla la velocidad de rotación de los motores de CA se denomina dispositivo VVVF; dentro de un dispositivo VVVF hay una sección de convertidor y una sección de inversor. La sección del convertidor convierte la corriente alterna en corriente continua. En la sección del convertidor se utilizan principalmente diodos.
La sección del inversor es un dispositivo que convierte la alimentación de CC en alimentación de CA mediante la operación inversa de rectificación. Dentro del inversor, la alimentación de CA se convierte una vez en alimentación de CC. La corriente alterna se genera conmutando la fuente de alimentación de CC a alta velocidad mediante tiristores u otros dispositivos.