TRÍODO PARA ALTERNAR CORRIENTE (TRIAC)

INTRODUCCIÓN Durante años el empleo de la electrónica ha permitido encontrar respuesta a las necesidades cotidianas, su constante avance en la creación de nuevos dispositivos electrónicos ha permitido este avance, su aplicabilidad representan un sin numero de soluciones a las exigencias actuales. Fue desarrollado por ingenieros de General Electric, como respuesta a necesidades de la industria.

OBJETIVOS Dar a conocer la definición de los elementos semiconductores Triacs. Explicar su funcionamiento, y la aplicabilidad que pueda obtenerse con base a lo investigado.

DEFINICIÓN Es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. El TRIAC es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

DIFERENCIA TRIAC - TIRISTORES La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.

CARACTERÍSTICAS GENERALES  La corriente puede pasar en ambas direcciones.  Adecuados para convertidores de conmutación forzada en aplicaciones de potencia intermedia y alta.  Control del encendido por corriente de puerta (pulso). No es posible apagarlo desde la puerta  Pueden apagarse con un pulso de señal negativo.  El TRIAC conmuta del modo de corte al modo de conducción cuando se inyecta corriente a la compuerta.  La corriente y la tensión de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensión de bloqueo.  La aplicación de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se encuentra básicamente en corriente alterna.  La principal utilidad de los TRIACS es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.

ESPECIFICACIONES ESPECIALES  Dispositivo capaz de soportar las potencias más elevadas. Único dispositivo capaz de soportar 4000Amp y 7000Volt.  Frecuencia máxima de funcionamiento baja, ya que se sacrifica la velocidad (vida media de los portadores larga) para conseguir una caída en conducción lo menor posible. Su funcionamiento se centra en aplicaciones a frecuencia de red.

SÍMBOLO DEL TRIAC

ESTRUCTURA INTERNA

CIRCUITO EQUIVALENTE  El TRIAC actua como dos SCR en paralelo.

FUNCIÓN  La principal función del triac es como regulador de la potencia media entregada a la carga. Además de la función de rectificación controlada del tiristor, éste y el triac sirven como dispositivos de conmutación de estado sólido en DC y en AC respectivamente.

CURVA CARACTERISTICA. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la termiinal MT1 el triac puede encenderse aplicando una señal positiva entre la compuerta gate y la terminal MT1. (Ve+). Si la terminal MT2 es negativa con respecto a MT1 se encientde aplicando una señal negativa entre gate y MT1.

MÉTODOS DE DISPARO  Debido a que el TRIAC posee dos ánodos denominados (MT1 y MT2) y una compuerta G, la polaridad de la compuerta y la polaridad del anodo 2, se mide con respecto al anodo 1.  Puede dispararse desde el cuadrante I o III.  A los tipos de disparos se les denominan, I(+), I(-), III(+),III(-).

DISPARO CUADRANTE I (+)  En este tipo de disparo la polaridad del anodo MT2 y la de la compuerta son positivas, con respecto al anodo MT1. Este método es el mas común.  La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unión P2N2 y en parte por la zona P2.  Se observa como la corriente pasa por la ruta desde MT2 de: P1N1 y P2N2 para llegar a MT1.

DISPARO CUADRANTE III (-) En este tipo de disparo es aquel en que la tensión del anodo MT2 y la tensión de la compuerta son negativos con respecto a MT1. Esto hace que el triac conduzca desde MT1 sta MT2 pasando por la ruta P2N1P1N4

DISPARO CUADRANTE I (-)  En este tipo de disparo la polaridad del anodo MT2 es positiva con respecto al anodo MT1, mientras que la compuerta tiene una polaridad negativa con respecto al anodo MT1.  El triac conduce del anodo MT2 al MT1 pasando inicialmente por la ruta P1N1P2N3, y después por la ruta principal P1N1P2N2.

DISPARO CUADRANTE III (+)  En este modo la tensión del anodo MT2 es negativa con respecto a la del anodo MT1 y la tensión de sisparo de la compuerta es postivia con respecto al anodo MT1.  Este método conduce por la ruta P2N1P1N4 de MT1 hacia MT2.

DISPARO POR CORRIENTE CONTINUA En este caso la tensión de disparo proviene de una fuente de tensión continua aplicada al TRIAC a través de una resistencia limitadora de la corriente de puerta.

DISPARO POR CORRIENTE ALTERNA El disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.

FORMAS DE ONDA DE LOS TRIACS La corriente promedio entregada a la carga puede variarse alterando la cantidad de tiempo por ciclo que el triac permanece en el estado encendido.

CONTROL DEL APAGADO  Una vez que el Triac entra en conducción, la compuerta no controla mas la conducción.  El Triac permanece en estado ON hasta que la corriente disminuye por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Esto se realiza por medio de la disminución de la tensión de la fuente.

APLICACIONES  Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.  Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.  Controlador de fase, controla la potencia de C.A a través de la conmutación en el encendido y apagado en los semiciclos positivos y negativos de la onda senoidal.  Funciona como interruptor electrónico y también a pila.  Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

CONTROL DE FASE

EXPLICACIÓN DE FUNCIONAMIENTO El semiciclo positivo pasara por el triac siempre y cuando exista una señal de disparo en la compuerta, de igual forma cuando el sentido de la corriente cambie sucederá con el semiciclo negativo.

ENCAPSULADOS DEL TRIAC

TERMINALES (PINES) DE UN TRIAC  Las terminales de Triac son las siguientes.: MT1 (Main Terminal 1) o A1 (Anode 1), en ciertos encapsulados la parte posterior metálica también forma parte de MT1 MT2 (Main Terminal 2) o A2 (Anode 2) G (Gate) o compuerta

TRANSISTOR DE EFECTO CAMPO (FET) Símbolo electrónica Terminales  Puerta (G), Drenaje (D) y Fuente (S)

TRANSISTORES MOSFET Símbolo electrónico Terminales  Puerta (G), Drenaje (D) y Fuente (S). A veces se incluye un cuarto terminal de Sustrato (B). Estructura del MOSFET donde se muestran los terminales de puerta (G), sustrato (B), fuente (S) y drenador (D). La puerta está separada del cuerpo por medio de una capa de aislante (blanco).

TRANSISTORES IGBT Circuito equivalente un IGBT

OBSERVACIONES  Como se pudo notar el Triac es un SCR bidirreccional.  La corriente y la tensión de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensión de bloqueo.  Las corrientes de pérdida del Triac son pequeñas, del orden de 0,1 m A a la temperatura ambiente.  El Triac conmuta del modo de corte al modo de conducción cuando se inyecta corriente a la compuerta.

CONCLUSIONES Los elementos semiconductores tienen una gran versatilidad al se aplicados en sistemas de control de potencia tanto en C.D como en corriente alterna la combinación de los distintos elementos da como resultado una solución a una necesidad actual, existen un gran numero de aplicaciones a la vida real por parte de estos elementos.

INTEGRANTES  García Biagosch, Julian Atilio