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Qué es un tiristor y cómo funciona - Unión PN-PN
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Un tiristor o SCR (Silicon Controlled Rectifier) es un dispositivo semiconductor que permite el flujo de corriente eléctrica sólo en una dirección. Se comporta como un diodo, pero a diferencia de éste, la corriente de paso puede ser conducida.
Más de 10 años en el suministro industrial han llevado a JAES a convertirse en un socio cualificado de algunas de las más importantes empresas fabricantes de tiristores.
El componente principal del tiristor es el silicio, un elemento muy común en la Tierra. El silicio se purifica y se moldea en finas capas llamadas obleas.
Si observamos más de cerca la estructura del silicio, podemos ver que los electrones de valencia, que son los de la capa más externa del átomo, están unidos a otros átomos de silicio, creando una red cristalina muy regular.
Mediante sofisticadas tecnologías, se insertan átomos de diferentes elementos en el silicio más puro. Esta operación se denomina "dopaje".
De este modo, la presencia de impurezas en su red cristalina, permite al silicio convertirse en un semiconductor.
El silicio pertenece al grupo 14 de la tabla periódica de los elementos y tiene 4 electrones de valencia. Si los átomos dopantes pertenecen al grupo 13, que tienen 3 electrones de valencia, como el boro o el galio, podemos obtener un semiconductor de tipo P y crear un agujero. Si en cambio utilizamos elementos del grupo 15 (con 5 electrones de valencia) como el fósforo o el arsénico, podemos generar un semiconductor de tipo N, dejando un electrón libre en la red cristalina.
Si conectamos un semiconductor de tipo P con uno de tipo N, podemos producir una unión P-N. La zona de separación se llama región de agotamiento.
En esta capa fina, los electrones libres de la capa N dada ocuparán los huecos de la capa P, creando una nueva región donde no hay electrones ni huecos libres.
Una vez alcanzado este equilibrio, la región de agotamiento del lado N se carga positivamente, mientras que el lado P se carga negativamente. Por lo tanto, se genera un campo eléctrico, que es una barrera para un intercambio adicional y se comporta como un aislamiento.
Esto es un diodo P-N, si quieres saber más sobre el funcionamiento de un diodo, mira nuestro vídeo anterior.
Si alimentamos los dos extremos con una tensión superior a la barrera de potencial, con el polo negativo en la capa N, que es el cátodo, y el polo positivo en la capa P, que es el ánodo, podemos observar el fenómeno de polarización directa.
Podemos ver los movimientos de nuevos electrones en el interior de la capa N, y los electrones libres que atraviesan la región de agotamiento, llenando los agujeros de la capa P y luego continúan cerrando el circuito.
Con la polarización inversa (por lo tanto, invirtiendo la polaridad de la fuente de alimentación), la región de agotamiento se ampliará y bloqueará el flujo de corriente eléctrica.
Podemos entender que un diodo funciona de forma unidireccional, lo que significa que permite el flujo de corriente sólo en una dirección.
El tiristor se diferencia del diodo en que tiene cuatro capas de obleas semiconductoras alternas en la configuración
configuración "P-N - P-N" que forma tres regiones de agotamiento: donde el ánodo es la capa P exterior, el cátodo la capa N opuesta, y la llamada Puerta, que se encuentra al final del semiconductor P intermedio.
Como puedes ver, sería imposible hacer fluir la corriente eléctrica porque en polarización directa aumentaría la región de agotamiento central, y en polarización inversa aumentarían las otras dos.
Para conducir la corriente eléctrica en polarización directa, el tiristor debe superar la región de agotamiento central con un método llamado disparo de puerta.
Se conecta una segunda fuente de alimentación entre el cátodo y la puerta, los electrones pasan a través de la primera capa N, superan la primera polarización directa y fluyen hacia la capa P.
Ahora el semiconductor P tiene muchos más electrones que el semiconductor N anterior.
Por esta razón, la capa P actúa como una capa N, hacia la capa N superior; así que los electrones pasan a través de la región de agotamiento central.
Las tres capas inferiores parecen ahora un gran semiconductor N y la corriente eléctrica puede atravesar la última unión P-N y cerrar el circuito. La fuente de alimentación secundaria puede eliminarse ahora porque el tiristor se comporta como un diodo de unión P-N y seguirá funcionando sin un disparo de puerta adicional.
El disparo de puerta funciona como un interruptor para permitir o no el paso de corriente en el tiristor, permitiendo su conducción.
Debido a esta característica...
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Un tiristor o SCR (Silicon Controlled Rectifier) es un dispositivo semiconductor que permite el flujo de corriente eléctrica sólo en una dirección. Se comporta como un diodo, pero a diferencia de éste, la corriente de paso puede ser conducida.
Más de 10 años en el suministro industrial han llevado a JAES a convertirse en un socio cualificado de algunas de las más importantes empresas fabricantes de tiristores.
El componente principal del tiristor es el silicio, un elemento muy común en la Tierra. El silicio se purifica y se moldea en finas capas llamadas obleas.
Si observamos más de cerca la estructura del silicio, podemos ver que los electrones de valencia, que son los de la capa más externa del átomo, están unidos a otros átomos de silicio, creando una red cristalina muy regular.
Mediante sofisticadas tecnologías, se insertan átomos de diferentes elementos en el silicio más puro. Esta operación se denomina "dopaje".
De este modo, la presencia de impurezas en su red cristalina, permite al silicio convertirse en un semiconductor.
El silicio pertenece al grupo 14 de la tabla periódica de los elementos y tiene 4 electrones de valencia. Si los átomos dopantes pertenecen al grupo 13, que tienen 3 electrones de valencia, como el boro o el galio, podemos obtener un semiconductor de tipo P y crear un agujero. Si en cambio utilizamos elementos del grupo 15 (con 5 electrones de valencia) como el fósforo o el arsénico, podemos generar un semiconductor de tipo N, dejando un electrón libre en la red cristalina.
Si conectamos un semiconductor de tipo P con uno de tipo N, podemos producir una unión P-N. La zona de separación se llama región de agotamiento.
En esta capa fina, los electrones libres de la capa N dada ocuparán los huecos de la capa P, creando una nueva región donde no hay electrones ni huecos libres.
Una vez alcanzado este equilibrio, la región de agotamiento del lado N se carga positivamente, mientras que el lado P se carga negativamente. Por lo tanto, se genera un campo eléctrico, que es una barrera para un intercambio adicional y se comporta como un aislamiento.
Esto es un diodo P-N, si quieres saber más sobre el funcionamiento de un diodo, mira nuestro vídeo anterior.
Si alimentamos los dos extremos con una tensión superior a la barrera de potencial, con el polo negativo en la capa N, que es el cátodo, y el polo positivo en la capa P, que es el ánodo, podemos observar el fenómeno de polarización directa.
Podemos ver los movimientos de nuevos electrones en el interior de la capa N, y los electrones libres que atraviesan la región de agotamiento, llenando los agujeros de la capa P y luego continúan cerrando el circuito.
Con la polarización inversa (por lo tanto, invirtiendo la polaridad de la fuente de alimentación), la región de agotamiento se ampliará y bloqueará el flujo de corriente eléctrica.
Podemos entender que un diodo funciona de forma unidireccional, lo que significa que permite el flujo de corriente sólo en una dirección.
El tiristor se diferencia del diodo en que tiene cuatro capas de obleas semiconductoras alternas en la configuración
configuración "P-N - P-N" que forma tres regiones de agotamiento: donde el ánodo es la capa P exterior, el cátodo la capa N opuesta, y la llamada Puerta, que se encuentra al final del semiconductor P intermedio.
Como puedes ver, sería imposible hacer fluir la corriente eléctrica porque en polarización directa aumentaría la región de agotamiento central, y en polarización inversa aumentarían las otras dos.
Para conducir la corriente eléctrica en polarización directa, el tiristor debe superar la región de agotamiento central con un método llamado disparo de puerta.
Se conecta una segunda fuente de alimentación entre el cátodo y la puerta, los electrones pasan a través de la primera capa N, superan la primera polarización directa y fluyen hacia la capa P.
Ahora el semiconductor P tiene muchos más electrones que el semiconductor N anterior.
Por esta razón, la capa P actúa como una capa N, hacia la capa N superior; así que los electrones pasan a través de la región de agotamiento central.
Las tres capas inferiores parecen ahora un gran semiconductor N y la corriente eléctrica puede atravesar la última unión P-N y cerrar el circuito. La fuente de alimentación secundaria puede eliminarse ahora porque el tiristor se comporta como un diodo de unión P-N y seguirá funcionando sin un disparo de puerta adicional.
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