-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
1/6
PRACTICA 2 Medicin de los parmetros del tiristor
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA DE MECANICA ELECTRICA
LABORATORIO DE ELECTRONICA 4
Grupo: A0031Luis Edyn Pop Castro 200915690
Freddy Fernando Chang Chau 200819280
Hctor David ConcohCax 200819972
INTRODUCCION
Los tiristores, en general, son dispositivos semiconductores
formados por cuatro o ms capasalternadas de materiales tipo N y P
que producen, por retroalimentacin interna, un efecto de
enganche o enclavamiento, el cual los hace extremadamente tiles
en aplicaciones de conmutacin y
de control de potencia.
Una vez iniciado el paso de la corriente, ste se mantiene a
menos que se tome alguna medida, la
cual principalmente consiste en disminuir su intensidad por
debajo de un valor denominado corriente
de mantenimiento. Comparado con un interruptor electromecnico,
un tiristor tiene una vida til muy
larga, puede operar a muy altas velocidades, no genera chispas,
trabaja silenciosamente, y es
insensible a la gravedad y a las vibraciones. Adems, una vez
disparado, su resistencia de conduccin
es muy baja.
OBJETIVOS
- Estudiar acerca de dispositivos pasivos(resistencias,
tiristores, etc.,).
- Determinar el valor real medido de lascorrientes de enganche y
de mantenimientoen un tiristor comercial.
- Y medir el valor de la corriente mnima decompuerta necesaria
para activar al
dispositivo.
- Responder las siguientes preguntas: Elvoltaje es un componente
importante para
el funcionamiento de un SCR?, Si
variamos el voltaje, que sucede con elSCR?, Para un SCR es ms
importante la
corriente o el voltaje?
MARCO TEORICO
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de
cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones
pn. Tiene tres terminales: nodo, ctodo y
compuerta. La figura 1.1 muestra el smbolo y el
modelo cristalino del tiristor.
Figura 1.1: Smbolo del tiristor y tres uniones pn.
-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
2/6
Cuando el voltaje del nodo se hace positivo conrespecto al
ctodo, las uniones J1 y J3 tienen
polarizacin directa o positiva. La unin J2 tiene
polarizacin inversa, y solo fluir una pequea
corriente de fuga llamada corriente de estado
inactivo ID. Se dice entonces que el tiristor est en
condicin de bloqueo directo en estado
desactivado. Si el voltaje de nodo a ctodo VAK
se incrementa a un valor lo suficientementegrande, la unin J2
polarizada inversamente
entrar en ruptura. Esto se conoce como rupturapor avalancha y el
voltaje correspondiente se
llama voltaje de ruptura directa VB0.
Dado que las uniones J1 y J3 tienen ya
polarizacin directa, habrun movimiento libre de
portadores a travs de las tres uniones, que
provocar una gran corrientedirecta del nodo. Se
dice entonces que el dispositivo est en estado deconduccin o
activado.
La cada de voltaje se deber a la resistencia
hmica de las cuatro capas y ser pequea, por
locomn cercana a 1 volt.
La corriente del nodo deber ser mayor que un
valor conocido como corriente de enganche IL, a
fin de mantener la cantidad requerida de flujo de
portadores a travs de la unin J2; de lo contrario,
al reducirse el voltaje del nodo a ctodo, eldispositivo regresar
a la condicin de bloqueo.La corriente de enganche, es la corriente
de nodo
mnima requerida para mantener el tiristor en
estado de conduccin inmediatamente despus de
que ha sido activado y se ha retirado la seal de la
compuerta.
Una vez que el tiristor est activado, se comporta
como un diodo en conduccin y ya no hay control
sobre el dispositivo. El tiristor seguir
conduciendo, porque en la unin J2 no existe unacapa de
agotamiento debida a movimientos libresde portadores. Sin embargo,
si se reduce la
corriente directa del nodo por debajo del nivel
conocido como corriente de mantenimiento IH, se
genera una regin de agotamiento alrededor de la
unin J2 debida al nmero reducido de portadores;
el tiristor estar entonces en estado de bloqueo. La
corriente de mantenimiento es del orden de los
miliamperios y menor que la corriente deenganche. La corriente
de mantenimiento es la
corriente de nodo mnima para mantener altiristor en estado de
rgimen permanente. Cuando
el voltaje del ctodo es positivo con respecto al
nodo, la unin J2 tiene polarizacin directa, pero
las uniones J1 y J3 tienen polarizacin inversa.Esto es similar a
dos diodos conectados en serie
con un voltaje inverso a travs de ellos. El tiristor
estar en estado de bloqueo inverso y una
corriente de fuga, conocida como corriente de
fuga inversa IR fluir a travs del dispositivo.
Un tiristor se puede activar aumentado el voltaje
directo de nodo a ctodo ms all de VB0, pero
esta forma de activarlo puede ser destructiva. Enla prctica, el
voltaje directo se mantiene por
debajo de este valor, y el tiristor se activamediante la
aplicacin de un voltaje positivo entre
la compuerta y el ctodo. Lo anterior puede
entenderse mejor cuando se observa la grfica de
la curva caracterstica del tiristor, que se muestra
en la figura 1.2.
Figura 1.2: Curva caracterstica del tiristor.
DISEO EXPRERIMENTAL
Materiales
- Fuente 12V.- Protoboard.- 2 Multmetros.- 3Resistencias de 100
K.- Potencimetro de 100K.- 1 Resistencia de 220- 1 Resistencia de
2K- Tiristor T106D1- Caimanes.
-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
3/6
Magnitudes fsicas a medir
- Corrientes, en el primer circuito nodo y lacompuerta; en el
segundo circuito solo en
el nodo, del respectivo tiristor que se va a
usar y por ultimo medir la corriente de
enganche.
Diagrama del diseo experimental
Circuito 1: Circuito para la medicin de lacorriente de
compuerta.
Circuito 2:Circuito para medir la corriente de
mantenimiento.
Circuito 3: Medicin de la corriente de enganche
Parmetro del tiristor T106D1
Parmetro Smbolo Mn Typ Mx Unidad
Corriente de disparo por
compuerta ---- ---- 200 A
Corriente de
Mantenimiento 0.3 ---- 5 mA
Corriente de Conduccin(RMS)
() ---- ---- 4 A
DESARROLLO
Circuito 1:Para la medicin de la corriente mnima de
compuerta, proponemos que por el tiristor
circulara una corriente denodo, por lo menos 10
veces mayor a la corriente de mantenimiento, para
que no tuviramos problemas con el enganche ycebado del tiristor.
De esta forma, propusimos una
corriente de nodo circulante por RL y T1 de
50mA.
=2=12
50=240 220
En cuanto a las resistencias 1,3 y 4, y al
potencimetro VR1, consideramos que lacorriente mnima es de 30A,
por lo que la
resistencia de compuerta mxima estara dada
tericamente por:
=12
30=400
Circuito 2:Usaremos una resistencia de compuerta de 200k,que
fija a la corriente de compuerta en 60A, que
es mayor a IGTmn y menor a IGTmx, lo queasegura el disparo por
compuerta.
Para el clculo de R1 (fija) y R2 (potencimetro
variable), que sumados son RL, se ocup elsiguiente
procedimiento: primero se supone que la
corriente de nodo es igual a IH mnima dada por
el fabricante, por lo que:
-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
4/6
=12
0.3=40
En tanto que para IH mxima, tenemos que el
valor correspondiente de la resistencia de carga es:
=12
5=2.4
Todo esto significa que el valor de la resistencia
de carga deber estar entre 2.4 y 40K para
asegurarnos que la corriente de nodo estar
dentro de los valores esperados para la corriente
de mantenimiento.
Para asegurar que la corriente de nodo no sea
muy grande, por si acaso necesitamos reducirmucho el valor del
potencimetro, aseguramos
que R1 sea de 2 k, lo que sugiere que R2 podr
variar libremente desde su mnimo valor.
Circuito 3:Tomamos de referencia el circuito 2, mantenemos
el interruptor cerrado, y reducimos ligeramente el
valor del potencimetro R2, abriendo de vez en
cuando el interruptor. El valor de la corriente de
enganche es aquel que, una vez que se ha abierto
el interruptor, es decir, que se retire el pulso de
compuerta, el tiristor no regresa al estado de
bloqueo.
RESULTADOSCon ms detalles ver en la seccin de los anexos.
Circuito 1:
Terico
=
12
33 =363.64
Experimental
=336.2
Circuito 2:
=2 =5.4
=37.6 =0
El tiristor deja de conducir aproximadamente en
0.30mA.
12
39.6=0.30
Por lo tanto la corriente de mantenimiento del
tiristor que estudiamos, es igual a 0.30mA
Circuito 3:
=102 =0
=33.7 =300
El tiristor conduce aproximadamente en 0.34mA.
12
35.7=0.34
Por lo tanto la corriente necesaria para que el
tiristor se enganche, es igual a 0.34mA.
CONCLUSIONES
El voltaje es un componente importante para elfuncionamientode
un SCR?
Lo que respecta al voltaje, solo representar la
tensin que existir en la salida del ctodo y
cuanto es capaz de soportar, de acuerdo a su
ficha tcnica. Porque todo se basa en las
corrientes que fluyen por el nodo y compuerta
del SCR, a modo que influirn al comportamiento
de conduccin.
Si variamos el voltaje, que sucede con el SCR?
SI existe cambio en el voltaje delnodo, se obtiene
un voltaje positivo entre la compuerta y el ctodo.
Para permitir que el valor del voltaje entre nodo
y ctodo se mantuviese por debajo del voltaje de
ruptura, aseste funcionara de forma ms efectiva.
Para un SCR es ms importantela corriente o elvoltaje?
La corriente (Ig), dado que esta es quien controlael voltaje de
ruptura en la compuerta del SCR.
Como tambin es quien apaga el SCR, cuando
deja de fluir corriente a travs del nodo.
-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
5/6
FUENTES DE CONSULTAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor
http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-
monografias/15126759/Sabes-que-es-un-tiristor.html
http://www.dte.uvigo.es/recursos/potencia/dc-
ac/tiristor.htm
http://www.slideshare.net/guibrito/psim-tutorial-
tiristor
http://ccpot.galeon.com/productos1737084.html
ANEXOS
Circuito 1:
Ampermetro 1 tiene 26uA y Ampermetro 2 es 0.
Al variar el potencimetro el tiristor se engancha e
indica un valor de 41.2mA en nodo del tiristor. La
corriente de la compuerta aumenta a 33uA.
El valor del potencimetro es de 36.2K entonces
el valor de RG = 336.2K
Circuito 2:
Inicialmente hay 0A, con el switch abierto.
Luego al conectar el switch nos muestra un valor de
5.4mA.
Luego desconectamos y conectamos el
switchmomentneamente hasta que la corriente del
nodo sea igual a 0.
-
7/30/2019 Practica#2 Electronica 4 USAC 2013
6/6
El valor de la resistencia en la cual deja de conducir
es de 37.6K en la cual es sumada con la de 2K
eso da 39.6K.
Circuito 3:
Se hace el mismo procedimiento al circuito 2 solo
que ahora debemos observar cuando la corriente se
engancha cerrando y abriendo el switch.
El valor de la resistencia en la cual conduce es de
33.7K en la cual es sumada con la de 2K eso da
35.7K.
