¿Qué es una luz activado rectificador controlado de silicio? (LASCR)

por Lewis Loflin

Una luz activado silicio rectificador controlado (LASCR) es un rectificador controlado de silicio (tiristor) que lleva a cabo cuando la puerta se expone a la luz. La puerta todavía opera como una puerta normal en un SCR, pero en muchos casos queda desconectados. LASCR es un dispositivo unidireccional que conduce corriente en dirección sólo. El circuito básico de LASCR se ilustra arriba. Como todos los SCRs y triacs, uno debe usar A.C. o D.C. palpitante para que funcione correctamente. Ver también Básico SCRs/triac.

Mientras que la fuente de luz para activar un LASCR puede ser una simple linterna o foco de luz, la fuente es a menudo un LED como se ilustra arriba o diodo electroluminoso.

Ilustrado por encima de un LED y LASCR en el mismo paquete. Este dispositivo de 6 pins a menudo se llama un opto-acoplador. Estos dispositivos proporcionan aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada y salidos. En el caso de la de la H11Cx serie ilustrada arriba esto proporcionará aislamiento de hasta 5300 voltios RMS. También H11C6 SCR opto-acoplador (archivo PDF)

En el circuito de arriba estamos utilizando un opto-acoplador de H11C6 conducir directamente una bombilla de 25 vatios. La sección SCR del opto-acoplador está valorada en 400 voltios a 300 miliamperios. (mA) Tenga en cuenta que al ser un dispositivo unidireccional, el SCR proporcionará sólo rectificación de media onda y la bombilla sólo será sobre medio tan brillante. La entrada puede controlarse desde la lógica de la computadora de 5 voltios.

En el circuito de arriba estamos utilizando como salida SCR (H11C6) para apagar un triac. La salida de la H11C6 es un rectificador controlado de silicio activado luz o LASCR.

Finalmente en el circuito de arriba estamos utilizando un H11C6 a través de un puente de diodos para encender un triac. Este circuito opera como onda completa y entrega energía máxima de la carga.

TAREAS

TAREA 1

LASCR

LASCR son las siglas para Light Activated Silicon Controlled Rectifier. En otras palabras, un LASCR

es un rectificador controlado de silicio común con la característica de que su funcionamiento se ve afectado por la potencia en longitudes de onda efectiva que excita sus uniones pn.

Respuesta Espectral En esencia, la

respuesta espectral del LASCR es la del propio silicio, cuya energía de brecha es de 1.2 eV. Para un dispositivo de este tipo la curva es bastante similar a la de un LED o un fototransistor, siendo sensible a un ámbito de frecuencias con un pico

de recepción en una longitud principal:

Capacitancias de las uniones del LASCR     Por su geometría, al igual que el rectificador de silicio común, el LASCR presenta dos capacitancias principales: la capacitancia ánodo-compuerta y la capacitancia compuerta-cátodo. Como en cualquier dispostivo semiconductor, la capacitancia es

aproximadamente inversamente porporcional al cuadrado del voltaje, y en base a esta característica se obtienen otras como los tiempos de conmutación y las curvas de respuesta en frecuencia.

Disparo de una LASCR

El LASCR es en el fondo un diodo cuya polarización se ve impulsada por la presencia de luz en sus uniones. Por eso el análisis del funcionamiento básico se puede hacer mediante un gráfico que define el disparo o no disparo del

LASCR según la potencia irradiada y la temperatura de trabajo de la unión.

En la siguiente fig. se nota que el disparo no está exactamente definido para un valor de H específico, sino se define una región de no disparo, una región de posible disparo y una región de disparo seguro. De esta manera, de acuerdo a la temperatura de la unión se obtiene cuánta potencia es necesaria para disparar el LASCR. Es importante mencionar que esta curva difiere para distintos valores del

voltaje de ánodo del rectificador, la curva mostrada es un ejemplo para una polarización de ánodo de 6V.

GCS

Este dispositivo es parecido al SCR, con la diferencia que el GSC puede interrumpir el paso de corriente con una señal en la terminal gate.

Igual que el SCR, el GCS no permite el paso de corriente hasta que llegue un pulso positivo en la puerta, la diferencia se encuentra en que el GCS puede pasar al estado de corte mediante un pulso negativo 10 o 20 veces mayor que el pulso positivo aplicado para entrar e conducción.

SCS

Es muy parecido al SCR, la diferencia esta que posee dos terminales de puerta, uno para entrar en conducción y otro para corte, el SCS se puede utilizar en rangos de potencia menores al SRC.

UJT

El transistor uniunión también conocido por sus siglas inglesas UJT se compone por un par de electrodos denominados bases (B1 y B2) y un electrodo emisor (E). La denominación transistor uniunión proviene del

hecho de que posea tres electrodos, como un transistor, pero que, a diferencia de este, sólo posea una única unión.   El UJT puede utilizarse también como elemento de disparo de un triac. 

El UJT es un transistor especial, que conduce de una manera especial.Su corriente de puerta (base), lo ceba, pero hasta que no alcanza una tensión (determinada por el fabricante), éste no se queda en estado de conducción, es decir, que vuelve a pasar a ser un circuito abierto.

Vr = Vbb / (RB1 + RB2) · RB1 = (RB1 / Rbb) · Vbb = n · Vbb Vp = Vr + 0,6 vVp = Vbb · r + 0,6 v

El fototiristor o LASCR es un tiristor que es activado por la luz. Para entender mejor lo que un fototiristor debe saber primero qué es un tiristor. El SCR es un dispositivo de control para las señales eléctricas que es un ejemplo de un tiristor. Es un dispositivo PNPN, que consiste en cuatro capas de semiconductores, dos de tipo "n" y dos "p". Consta de tres terminales hasta el ánodo y la puerta katodo. El LASCR es un tiristor controlado por luz incidente, la luz pasa a través de una ventana en emcapsulamento y es capturada por una capa del dispositivo semiconductor. Esta luz crea huecos par de electrones y el movimiento de estos electrones con una corriente eléctrica del edificio. Este trabajo actual como el método de pulso utilizado en SCR cocina tradicional Es

importante recordar que el método de obturador permite el aislamiento completo del circuito de encendido y el circuito para ser probado. Además de desencadenar la incidencia de luz que LASCR puede activarse mediante impulso eléctrico actual como el SCR. El fototiristor se aplica en varios campos tales como relés, verificar la fase de control óptico de luz, control de motor y diversas aplicaciones en su computadora. Su ventaja es que es activa sólo cuando la luz del incidente, evitando así los impulsos de voltaje espurias o disparos no deseados. Lo que permite mayor control señales trío elétricos.São muy común en circuitos de alta potencia.

Tiristor de la fotode Wikipedia, la enciclopedia libre(Redirigido desde tiristor de la foto)Ir a: navegación, búsqueda

Un tiristor de la foto (también Optothyristor) es un sensible a la luz electrónicos semiconductores-componente.

Estructura y funcionamiento[Editar]

Tiristores de foto en forma de seis cilindros blancos en posición horizontal como un elemento de un HVDC

Estructura y funcionamiento de foto tiristor es esencialmente un normal tiristor. Consta de cuatro zonas de estado sólido con alternancia de asignación, por ejemplo, npnp, conexiones ánodo y cátodo. En contraste con tiristores normal, el tiristor de la foto en lugar de un electrodo de puertatiene una ventana caja con conexión óptica o un built-in de diodo emisor de luz.

Por consiguiente el tiristor de la foto no se enciende por una corriente de la puerta sino por la luz incidente en un tamaño mediano ensambladuras del p-n . El medio p-n en la dirección contraria es parcial en la zona de bloquea. Esta es la energía de la luz y generar los portadores de carga (pares electrón-hueco). Excede cierta intensidad de luz , luz al-tiristor de la foto, lo que significa que genera suficiente madera de estiba que inundar la zona de carga espacial y conductora del p-n. La iluminancia"encendido" (algunos milivatios) se ve afectada entre otras cosas por una precarga en la puerta. Después de la ignición, el tiristor

de la foto como un tiristor normal se comporta. Apaga tan pronto como la corriente por debajo de la actual celebración gotas.

Aplicación[Editar]

La ventaja especial de foto-tiristores es que se lleva a cabo el encendido sin conexión galvánica al circuito de carga. Eso permitiría la creación de circuitos de control eléctrico separado sin transformador. Cualquier diferencia de alto voltaje puede ser superado con cables de fibra óptica. Por esta razón foto tiristores usado en la transmisión de corriente directa de alto voltaje (HVDC).

Foto tiristores permiten construcción de optoacopladores sin amplificador de conmutación posterior. La corriente de carga del tiristor puede ser conmutada inmediatamente mayor relés o cargas eléctricos. Generalmente estos optoacopladores con triacs son ejecutados y por lo tanto pueden cambiar directamente la tensión de red.

Luz activada SCR: Entendimiento básico y funcionamiento:

Fototiristores tienen la misma estructura básica como tiristores convencionales y

función en modos similares, excepto que se desencadenan por la luz en lugar de

corriente de la puerta. La ventaja de disparo de luz es que el dispositivo ahora es

insensible a las señales eléctricas, que pueden causar mal funcionamiento en

ambientes eléctricamente ruidosos.

Fototiristores no son más que tiristores activado por luz.

Dos Fototiristores comunes incluyen la luz activado silicio controlado

rectificador (LASCR) y el triac activado por luz.

Una luz activado SCR (LASCR) actúa como un interruptor que cambia los

Estados cuando se expone a un pulso de luz. Incluso cuando se quita la

luz, la luz activa SCR (LASCR) permanece encendido hasta las

polaridades del ánodo y el cátodo están invertidas o se quita la energía.

Un TRIAC luz activa es similar a una luz activado SCR pero está diseñado

para manejar las corrientes AC.

Luz activada SCR [LASCR]:

La luz activa SCR (LASCR) es también conocida como luz activa

Thyristor(LTT).

Se puede producir con una fuente de luz o con una señal de puerta. A

veces se utiliza una combinación de fuente de luz y señal de puerta para

desencadenar un SCR.

Para esto, la puerta está sesgada con voltaje o corriente ligeramente menor

que la necesaria para encenderlo, un rayo de luz dirigida en el cruce de p-

capa interna encienda el SCR

La intensidad de luz necesaria para el encendido que del SCR depende el

sesgo de tensión dado a la puerta. Más arriba el sesgo voltage(current),

baje la intensidad de luz necesaria.

Estos dispositivos están disponibles hasta la calificación de 6kV y 3.5kA,

con la caída de tensión en el estado de 2V y luz-que accionaba los

requisitos de 5mW.

A continuación se muestra el símbolo de una luz activado SCR (LASCR).

Operación básica:

Cuando no hay luz está presente, el LASCR está apagado; Ninguna

corriente fluirá a través de la carga.

Sin embargo, cuando se enciende la luz activado SCR (LASCR), se

enciende, permitiendo que la corriente fluya a través de la carga.

La resistencia en este circuito se utiliza para establecer el nivel de

activación de la LASCR.

Resistencias pueden agregarse entre el gate(G) y el cathode(C) para

reducir su susceptibilidad a los ruidos y efectos de dv/dt, pero esto degrada

su sensibilidad a la luz de activación.

Como la luz funciona SCR activado (LASCR)

El circuito equivalente que se muestra a continuación explica cómo funciona un

LASCR.

Cuando los fotones de una fuente de luz chocan con los electrones en el

semiconductor de tipo p, adquieren suficiente energía para saltar la barrera

de energía unión pn — siempre y cuando sean los fotones de la energía de

frecuencia correcta.

Cuando un número de fotones liberar a un número de electrones a través

de la Unión, se genera una corriente bastante grande en la base para activar

los transistores. El resultado neto es una corriente que fluye del ánodo al

cátodo.

Incluso cuando los fotones son eliminados, la luz activa SCR (LASCR)

permanecerá ON hasta que se invierten las polaridades del ánodo y del

cátodo o se corta la corriente.

Luz activa aplicaciones SCR (LASCR):

El uso principal de luz activada tiristores es en aplicaciones de alta tensión

alta corriente, compensación de potencia reactiva estática etc..

El SCRs activado luz tienen completo aislamiento eléctrico entre la fuente

lihgt-activación y el circuito de alto voltaje del ánodo-cátodo.

En sistemas de transmisión de alto voltaje directo Current(HVDC), varios

SCRs están conectado en serie-paralelo combinación y su luz-que

accionaba tiene la ventaja de aislamiento eléctrico entre los circuitos de

potencia y control.

___1.5 Fototiristor El termino tiristor, incluye todos los dispositivos semiconductores los cuales presentan un funcionamiento inherente como dispositivos de corte y conducción, poseen una estructura de cuatro capas PNPN con tres uniones PN intermedias y tres terminales accesibles denominadas ánodo, cátodo y compuerta (gate). Existen dos formas de operación, una es bidireccional (Triac) y la otra es unidireccional (SCR).

El SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. Se utiliza como interruptor electrónico, esto quiere decir que en su comportamiento tiene dos estados de operación: en el estado de apagado o de bloqueo, idealmente el SCR actúa como un circuito abierto entre el ánodo y el cátodo; en realidad, en vez de haber un circuito abierto, existe una resistencia muy alta. El otro es el estado de conducción, el SCR actúa idealmente como un corto circuito entre el ánodo y el cátodo; en realidad presenta una resistencia muy baja. En la figura 1.18 se presenta su símbolo y estructura.

Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que se activa su compuerta con una pequeña corriente (Disparo); en ese momento, el dispositivo entrará en conducción comportándose como un diodo en polarización directa. Después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V entre ánodo y cátodo debe ser reducido a 0 Voltios.

Figura 1.18: a) Símbolo del SCR, b) Estructura del SCR.

Existen varias formas de activar o disparar un SCR, aquí solo hablaremos de las formas convencionales que son: por corriente de compuerta y por medio de luz. Con la primera; al aplicar un voltaje positivo entre la compuerta y la terminal de cátodo, fluirá una corriente que activará el dispositivo. El método de disparo que emplea la luz, es el que nos ocupa en esta ocasión ya que un fototiristor o LASCR (Light Activated SCR) es también un dispositivo semiconductor de cuatro capas que opera esencialmente como el SCR normal, solamente que es activado por medio de energía luminosa que incide sobre una de las junturas PN, cuando la luz incidente es suficientemente intensa, el LASCR se dispara y permanece en ese estado aunque se retire la luz. Observando la Figura 1.19, podemos notar, que pese a que el disparo del fototiristor se lleva a cabo por medio de luz, este conserva aun la terminal de compuerta, esto es así porque la terminal de compuerta permite el disparo en la forma normal y además se puede reducir dentro de ciertos márgenes la sensibilidad del disparo por luz, mediante la conexión de una resistencia variable entre la compuerta y el cátodo, el LASCR es mas sensible a la luz cuando la terminal de compuerta esta abierta (alta impedancia).

Figura 1.19: a) Símbolo del LASCR, b) Estructura y c) Construcción básica.

En la Figura 1.20 se muestra la curva característica del LASCR que prácticamente es igual a la del SCR con la diferencia que el LASCR es activado con luz. Normalmente este tipo de dispositivos se aplica en alarmas antirrobo, detectores de presencia en puertas y ascensores, circuitos de control óptico en general, controles ópticos luminosos, relevadores, control de fase, control de motores, y una variedad de aplicaciones en computadoras.

Figura 1.20: Curva característica del fototiristor.

Cuando los fotones de una fuente de luz chocan con los electrones en el

semiconductor de tipo p, adquieren suficiente energía para saltar la barrera

de energía unión pn — siempre y cuando sean los fotones de la energía de

frecuencia correcta.

Cuando un número de fotones liberar a un número de electrones a través

de la Unión, se genera una corriente bastante grande en la base para activar

los transistores. El resultado neto es una corriente que fluye del ánodo al

cátodo.

Incluso cuando los fotones son eliminados, la luz activa SCR (LASCR)

permanecerá ON hasta que se invierten las polaridades del ánodo y del

cátodo o se corta la corriente.

Tiristores scr diac triac quadrac fototiristor - Lección 80

En esta lección conoceremos sobre los TIRISTORES.

Además de los dispositivos semiconductores de una sola juntura(1 capa N unida con otra P), tales como los diodos rectificadores y los transistores UJT, existen los de dos junturas(transistores bipolares hechos con dos capas N cubriendo una capa P, o a la inversa) y los de tres o más junturas(un mínimo de cuatro capas alternadas P-N-P-N de material semiconductor), los cuales se conocen con el

nombre de "TIRISTORES" y se desarrollaron inicialmente por los Ingenieros de la General Electric en USA en la década de los 60.

Un tiristor es un dispositivo conmutador biestable que tiene la propiedad de pasar rápidamente al esta "ON"(encendido) para una plena corriente de trabajo cuando recibe un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, y sólo puede ser puesto en "OFF"(apagado) con la interrupción de la corriente principal de trabajo, interrumpiendo el circuito o haciendo circular una corriente de sentido contrario. Los tiristores son usualmente dispositivos de mediana y de alta potencia. Son el equivalente sólido de los interruptores mecánicos, por lo cual dejan pasar plenamente o bloquear por completo en paso de la corriente de trabajo, sin niveles intermedios; o todo, o nada.

Al grupo de los tiristores pertenecen dispositivos tales como el DIAC, equivalente a dos diodos zener puestos en serie pero en sentidos inversos, o sea que sólo conduce corrientes cuando éstas alcanzan cierto voltaje, así sean alternas; el SCR, un rectificador de conducción controlada; el TRIAC, equivalente a dos SCR en contraparalelo; el QUADRAC, o sea un TRIAC con un DIAC incluido en serie con el terminal gate; el PUT y el FOTOTIRISTOR.

SCR(Rectificador Controlado de Silicio):

Este es un pequeño dispositivo de tres terminales, que hacen el mismo trabajo semicondudtor de un diodo normal(deja pasar corriente en un solo sentido), pero con la diferencia de que en éste se puede controlar el momento en el cual pueden comenzar a pasar los electrones.

Al primer terminal se le denomina Cátodo, y es utilizado como entrada de corriente. El segundo sirve de salida y se le llama Anodo y el tercero es el Gate, o terminal de control para el paso de corriente cátodo - ánodo. El gate, llamado también terminal de arranque o

encendido del tiristor, sólo sirve para iniciar el paso de corriente entre los otros dos terminales, lo que logra con una corriente muy baja(unos 20 miliamperios).

Podemos comparar un SCR con una puerta común, de esas que tienen resorte y se cierran solas.

Vamos a suponer que un viento fuerte la golpea por uno de sus lados, tratando de abrirla, Bastará con que alguien la abra o accione el picaporte, para que el viento se encargue de abrirla y mantenerta así, sin importar el estado del picaporte.

El viento, es equivalente al voltaje de los electrones presentes en el terminal de control.

DIAC( Diodo Interruptor de Corriente Alterna):

Este es un dispositivo controlado por voltaje, el cual se comporta como dos diodos zener puestos en contraparalelo, como ya lo digimos: cuando el voltaje de cualquier polaridad entre sus dos terminales excede el valor especificado, entra en avalancha y disminuye su resistencia interna a un valor muy bajo. Esto significa que, si es colocado en paralelo con la salida de una fuente de corriente alterna podrá recortar

todos los picos positivos y negativos que pasen del voltaje del umbral del diac.

Si es puesto en serie, solamente dejará pasar corriente cuando lleve más tensión que la del gatillado para triacs en circuitos de corriente alterna. El dispositivo tiene un rango simétrico de conmutación(en ambos sentidos) de 20 a 40 voltios, tensión que usualmente excede el punto de umbral del gate de los triacs, de tal forma que estos trabajan siempre en un nivel seguro.

TRIAC:

Si bien es cierto que el SCR se puede acondicionar para el manejo de cargas alimentadas con corriente alterna, es un hecho que tal cosa no es del todo práctica ni económica. Si se colocan 2 SCR en contraparalelo se necesitan dos circuitos de control independientes para el manejo de sus compuertas, lo cual le resta precisión al diseño y por ende, aumenta los riesgos de fallas.

El diseño de los primeros TRIACs fue la respuesta a la necesidad industrial de dispositivos tiristores que pudieran controlar en

fase todo el ciclo de una onda de corriente alterna, incorporando las funciones de 2 SCRs dentro de una sola pastilla semiconductora, y ambos controlados por un solo gate. Las características de compuerta(gate) del TRIAC son muy diferentes de aquellas para dos SCR en contraparalelo, para los SCR, se debe aplicar una señal positiva de control entre el Gate 1 y el terminal principal 1 cuando el terminal Principal 1 es negativo, y entre el Gate 2 y el terminal Principal 2 sea negativo.

Este método de operación requiere de dos circuitos separados de compuerta.

En el TRIAC, el Gate 1 y el Gate 2 están conectados juntos y se pueden operar con solamente un circuito de control conectado entre las compuertas y el terminal Principal 1. El modo más fácil de gatillado para control de corriente alterna, se obtiene polarizando positivamente el terminal de compuertas cuando el Terminal Principal 1 sea positivo. En otras palabras, par poner en conducción en ambos sentidos al TRIAC basta con darle al gate un poco de señal de la misma corriente(polaridad) que haya en ese momento en el Terminal Principal 2.

El gatillado para control de corriente alterna también es posible con polarización negativa en el terminal de compuertas durante ambos semiciclos. Para manejo de corriente directa, basta con suministrar al gate una señal positiva de manera similar a como se controla un SCR.

Si ponemos en serie con el terminal del gate un dispositivo que garantice pulsos de disparo con voltaje superior al nivel de umbral del TRIAC(punto en el cual el triac no sabe si conducir o no), obtendremos lo que se conoce como QUADRAC. Este dispositivo se consigue ya integrado dentro de encapsulados iguales a los de los triac, estos se reconocen por la referencia, por ejemplo: Q4006LT. El número 400 señanla el voltaje del triac, el 6 indica la corriente de trabajo en amperios, y las letras LT significan que tienen DIAC incluido en el gate.

VERIFICACION Y CHEQUEO DE TIRISTORES:

Si las características de voltaje y corriente de trabajo del tiristor lo permiten, puedes armar un crcuito para la comprobación del estado y la identificación del dispositivo(el ciruito de comprobación lo puedes ver en el indice). Cuando la bombilla enciende a plena luz es porque está circulando la onda completa de la corriente alterna, esto significa que se trata de un TRIAC. Cuando se trata de un SCR la bombilla sólo suministra aproximadamente la mitad de su luz, porque solamente recibe los medios ciclos positivos. Para comprobar que el triac si esté apagado cada vez que la onda de la corriente de trabajo pasa por su nivel cero, la bombilla se debe apagar cuando se desconecte la resistencia de polarización del gate(esto sirve para comprobar que el dispositivo no esté en cortocircuito).

PRUEBA CON EL OHMETRO O MULTIMETRO:

Debido a que todos los medidores de resistencia tienen una fuente de corriente contínua(Pilas), se pueden verificar con este instrumento la gran mayoría de rectificadores SCR y TRIACs. Este procedimiento no sirve para los QUADRAC, ya que para estos necesitamos una señal de gatillado superior a los 20 voltios, y los ohmetros y multimetros sólo tienen 3 voltios. No se aconseja hacer estos chequeos con instrumentos que sólo usan una pila de 1.5 voltios, pues la señal que entregan no alcanza ni para probar LEDs(diodo emisor de luz).

PROCEDIMIENTO: Coloquemos el ohmetro o multimetro en la

escala para medir baja resistencia( R x 1). Coloquemos el caimán positivo(rojo) al cátodo del SCR, y conectemos el ánodo al cable negativo(negro), podrá parecer incorrecto, puesto que se ha dicho que el ánodo debe quedar positivo, pero resulta que las corrientes de salida en los terminales del instrumento tienen polaridad contraria a la que señalan sus signos y colores. En este momento la aguja del medidor señala alta resistencia(si es que se mueve ). Ahora hagamos un puente entre los terminales gate y ánodo, esto acasionará que la aguja suba a una posición de baja resistencia, y se debe conservar allí aunque retiremos el puente que unió estos 2 terminales y suministró la señal de gatillado.

Si se trata de un triac, hagamos primero la prueba anterior, luego, invertimos los terminales del ohmetro(es posible que en esta última posición no se sostenga la aguja en su lugar de baja resistencia cuando reitre el puente, pero esto se debe a que la baja corriente del instrumento medidor no alcanza para mantener encendido el triac en esta polaridad). Para las pruebas, TP1 equivale al cátodo, y TP2 al ánodo.

FOTOTIRISTORES:

Hemos aprendido que la luz es una forma de energía electromagnética de alta frecuencia, y que como tal, está en capacidad de efectuar trabajo, ya sea calentando objetos que la absorben, motivando la generación de corriente eléctrica, o simplemente disparando la conducción en dispositivos semiconductores diseñados para el efecto. Este es el caso de los fototiristores, en los cuales el gatillado se efectúa cada vez que recibe un haz de luz en la juntura de control.

Su nombre técnico LASCR, lo que significa "SCR Activado por Luz". El terminal gate se deja simplemente como electrodo para control de sensibilidad.

El tiristor

El tiristor es un componente semiconductor diseñado para realizar una función interruptora o una rectificación controlada.

Su forma de trabajo es similar a la de un diodo ya que únicamente permite el paso de la corriente en un único sentido de circulación, sin embargo se diferencia de éste en que su conducción está regulada por la acción de uno de los electrodos que posee.

Estructura

Está formado por una estructura de cuatro regiones semiconductoras p-n-p-n, formando la primera de ellas el ánodo, la última el cátodo y la región de contacto con éste es la denominada puerta, cuya función es la de “disparo” o puesta en situación de conducción del componente.

Esta estructura puede dividirse, con objeto de analizar su comportamiento en dos partes, formando cada una de ellas un transistor. De esta manera, existirá un transistor p-n-p constituido por el ánodo y las dos regiones siguientes y otro transistor del tipo n-p-n que comprende el cátodo junto con las dos regiones que se consideraron anteriormente. Estos dos transistores estarán unidos eléctricamente en las siguientes zonas: •La base del p-n-p con el colector del n-p-n. •El colector del p-n-p con la base de n-p-n y al electrodo denominado puerta.

El circuito obtenido forma una estructura fuertemente retroalimentada ya que cualquier señal que se aplique sobre la puerta será amplificada y saldrá por el colector del transistor n-p-n, alcanzándose la base del p-n-p y amplificándose de nuevo con el colector de éste, que coincide con el terminal de puerta. Entonces el componente entrara rápidamente en saturación y podrá circular una corriente eléctrica entre el emisor del transistor p-n-p que coincide con el ánodo y el emisor n-p-n, que forma el cátodo del elemento.

Disparo

De todo lo anterior se deduce que la entrada en conducción del tiristor depende de la señal que se aplicó a su puerta, pero su permanencia en este estado ya no depende de ella porque es la propia realimentación interna del dispositivo la que le mantiene en conducción. Por lo tanto podrá suprimirse la señal de la puerta sin ejercer ninguna influencia sobre dicha conducción. El dispositivo ha quedado “disparado”. Además de la forma de disparo anterior, existen otras que conviene conocer ya que pueden ser útiles en cualquier aplicación de este componente.

Las diferentes formas de disparo son las siguientes: •Tensión: Al aumentar la tensión colector-emisor de un transistor puede llegar a provocarse la ruptura por avalancha del mismo. En este momento se llega a una situación similar a la comentada por la realimentación interna, pasando el tiristor a conducción.

•Variación rápida de la tensión: Si la tensión ánodo-cátodo varia bruscamente se produce una transmisión de dicha variación hacia el interior del componente, debido a un efecto capacitivo, iniciándose a partir de ella el proceso regenerativo del disparo. •Temperatura: El efecto de la temperatura sobre un transistor es la de aumentar la corriente de deriva del colector. En el momento que se alcance la corriente suficiente para iniciar la regeneración, el tiristor pasará a conducción. •Disparo por la señal de puerta: Esta es la forma más común de disparo y su mecanismo ya ha sido comentado. •Luz: En el caso de los fototiristores se producirá un disparo con la luz incidente.

Control de la corriente

Obsérvese que a pesar de que los tiristores poseen ciertas analogías con los transistores, se diferencian en todo lo relativo al control de la corriente que circula por ellos. Mientras que un transistor esta corriente está controlada por la acción de la base, en un tiristor no existe ningún control sobre la misma después del momento inicial del disparo.

Es preciso, por lo tanto, definir algún procedimiento de bloqueo del tiristor de forma que pueda volver a estar controlado por cualquiera de los mecanismos de disparos descriptos. Este procedimiento consiste en aplicar entre ánodo y cátodo una tensión inversa con el negativo sobre el ánodo y el positivo sobre el cátodo. De esta manera el tiristor pasará a bloqueo en un corto período de tiempo denominado “tiempo de bloqueo” o en inglés “turn-off time”. La tensión inversa podrá seguidamente ser desconectada manteniéndose el componente en la situación adquirida.

Curvas características

La forma de trabajo del tiristor está perfectamente definida por sus curvas características en las que se representa en el eje vertical la corriente y en el horizontal la tensión ánodo-cátodo. Suelen dibujarse diferentes curvas para diversos valores de tensión de disparo de puerta.

Las curvas presentan tres zonas: la primera situada a la izquierda, con las tensiones inversas entre ánodo y cátodo, muestra el punto de máxima tensión por entrar el dispositivo en avalancha inversa, esta primera zona se extiende hacia la derecha con los diferentes puntos de disparo por puerta hasta llegar al disparo por tensión directa. La segunda zona es la del disparo propiamente dicho en la que se observa un fenómeno muy curioso de resistencia negativa ya que una disminución de tensión produce un aumento de corriente. La tercera zona es la de corriente de mantenimiento a una baja tensión ánodo-cátodo, únicamente limitada por la máxima disipación de potencia del tiristor.

Aplicaciones

Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna.

La principal ventaja que aportan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Además el tiristor se bloqueará automáticamente al cambiar la alternacia de positiva a negativa ya que en este momento empezará a recibir tensión inversa. Las características que definen un tipo cualquiera de tiristor son las siguientes: •IT(RMS): Máxima corriente alterna eficaz que puede conducir. •IT(AV): Máxima corriente continua en conducción de 180º. •VTM: Tensión directa máxima en conducción de 180º. •VRRM: Tensión inversa máxima repetitiva que puede aplicarse al tiristor. •VFRM: Tensión directa máxima que puede aplicarse sin alcanzar el disparo.

•IGT: Corriente mínima de puerta para disparo. •IGD: Corriente máxima de puerta que puede aplicarse sin alcanzar el disparo. •VGT: Tensión de puerta necesaria para producir la corriente de disparo. •VGT máx: Tensión máxima de puerta para el disparo. •VGT mín: Tensión mínima de puerta para garantizar la corriente de disparo.

Semicondutores de junção PN

La mayoría de los semiconductores están formados por uniones PN. Son la P y N tipo de semiconductores juntos. Los tipos P son positivos cuando tienen un exceso de carga positiva llamada el agujero. Los tipos de N son negativos, como que tienen un exceso de electrones libres. Los diodos y transistores son ejemplos de dispositivos que tienen uniones PN. Los diodos permiten actuales a fluir en una dirección, mientras que los transistores se utilizan principalmente para ampliar o cambiar las señales eléctricas. Los dispositivos p-n reaccionan a la luz del sol. Fotosensibilidad puede comprobarse normalmente con un multímetro. Por ejemplo, para probar un diodo, coloque el multímetro en la función de ohmetro, que se utiliza para medir la resistencia. Poner el diodo en una zona de sombras. Ponga la punta de prueba multímetro en cada uno de los dos lados del diodo y medir el valor de la resistencia. Deslice el diodo de tal manera que se expone a la luz solar directa y mida la resistencia otra vez. Se cambiará el valor. Medición puede hacerse con diferentes tipos de diodos, incluso con un LED. Los LEDs son diodos emisores de luz, sin embargo, también lo pueden detectar.

Fotodiodos y células solares

Fotodiodos están especialmente desarrollados para detectar diodos de luz. Tienen varios tamaños y formas diferentes. Su caja puede ser de vidrio o plástico y puede incluir lentes y filtros. Los fotodiodos menores tienen tiempos de respuesta más pequeños que los de mayor tamaño. Las células solares son fotodiodos, pero tienen grandes áreas de superficie. Una célula promedio produce sólo 0,5 voltios, independientemente de su tamaño, y por lo tanto están conectados en serie para generar más tensión. Para producir más actual, están conectados en paralelo o aumentados. Las células solares se utilizan para alimentar casas, vehículos y recarga las baterías.

Fototransistores

Los fototransistores son transistores diseñados para detectar la luz. Son suficientemente sensibles para detectar las fluctuaciones de la luz. Puede tener dos o tres puntas y tienen una sección básica que produce una corriente cuando está en contacto con la luz. Son comúnmente utilizados en interruptores ópticos. Algunos de sus usos son en codificadores y sistemas de seguridad. También se utilizan como receptores para los sistemas con control remoto.

Fototiristores

Los tiristores son interruptores controlados eléctricamente. Son similares a los transistores, pero operar más eficientemente. Esto ocurre porque ellos no tener ningún estado intermedio, pero están conectados o desconectados. Los fototiristores son tiristores activado con luz. Se utilizan en sistemas de mediana o alta tensión, donde normalmente actúan como disparadores. Por ejemplo, se encuentran en sistemas lógicos, seguridad y señalización. Los dos tipos más comunes son la LASCRS, también conocido como rectificadores de silicio controlado activados por luz y triacs activados por la luz.

Fotocélulas

Las fotocélulas, tienen una resistencia que cambia cuando se exponen a la luz. Su resistencia puede cambiar megaohms a unos 100 ohms. A diferencia de los otros, no tienen un p-n. Su carcasa es típicamente hecha de vidrio o plástico. Los hechos de sulfuro de cadmio pueden detectar la luz visible, mientras que aquellas hechas de sulfuro de plomo pueden detectar el infrarrojo. Se utilizan como detectores en relojes, sistemas de alarma y alumbrado público.

OptoelectronicaLA OPTOELECTRÓNICA

Se denomina optoelectrónica a aquellos dispositivos que combinan la óptica y la electrónica para funcionar. Un ejemplo de todo esto puede ser un mando a distancia o un dispositivo crepuscular.

En general, los componentes optoelectóronicos son aquellos capaces de convertir energía luminosa en eléctrica o viceversa.

Se dividen en dos grupos:

Fotosensibles: A partir de una excitación luminosa producen o controlan cambios de energía eléctrica.

Entre estos componentes se encuentran las LDR, fotopilas, fototiristores, fotoleds, fotodiodos y fototransistores bipolares.

Electroluminiscentes: Basados en la excitación por una corriente eléctrica que provoca en aquellos la emisión de energía luminosa en forma de radiaciones

Una LDR es un dispositivo optoelectrónico capaz de variar su resistencia según la luz que incide en él.

Cuanta más luz recibe, más baja es la resistencia.

En una LDR se han de tener en cuenta varias cosas:

*En 1er lugar, la amplitud de resistencias. Sin luz, una buena LDR se ha de comportar como un circuito abierto. Y su mínima resistencia ha de ser lo más pequeña posible, en torno a los cien ohmios, o menos si pudiera ser.

*En segundo lugar, se ha de tener en cuenta, el tiempo que emplea una LDR en pasar de un estado de máxima resistencia, a otro de mínima resistencia, es decir, lo que tarda en conmutar desde una posición de circuito "cerrado", a otro estado de circuito "abierto". Este tiempo a de ser lo más pequeño posible, y ha de estar en torno al segundo.

EL FOTODIODO

Como se ha expuesto, cuando el fotodiodo es polarizado en sentido directo, ofrece un comportamiento similar al de un diodo normal.

En polarización inversa, la generación de pares electrón - hueco va a depender de la d.d.p. aplicada entre ánodo y cátodo, y si no se le suministra otro tipo de energía, presentará una corriente inversa Ir de pequeño valor.

Al ponerlo a radiaciones luminosas, la energía aportada por éstas provoca la ruptura de enlaces covalentes y por tanto libera portadores, permitiendo la circulación de corriente generada por la fuente de polarización exterior.

Dependiendo de la iluminación, se definen dos parámetros importantes:

· Ird: La corriente inversa en la oscuridad para una tensión inversa (Vr) determinada.

· Irl: corriente inversa para unas Vr e iluminación de 1000 Lux (equivalente para una longitud de onda) determinadas.

EL FOTOTRANSISTOR

Su funcionamiento es similar al del fotodiodo, salvando las diferencias entre un diodo y un transistor. La corriente de colector es gobernada por la energía fotónica que incide sobre la unión base-colector; por tanto, si se obtienen curvas de colector (ver gráfica) tomando la iluminación como parámetro, los resultados son parecidos a los de un transistor bipolar normal donde se toma la intensidad de base como parámetro.

Hay que destacar un detalle importante, y es que hay veces que se confunde un fotodiodo, con un fototransistor, ya que en este último a veces la base no existe, y sólo lleva dos patillas.

Ejemplos hechos

Este sensor, funciona correctamente, solo que usando la primera fase de este sensor, sin incluirle el transistor de la derecha, no tenemos una salida de voltaje suficiente, da un voltaje aproximado de 1.6 V, y el transistor extra (el de la derecha), fue incluido precisamente para elevarlo a 4.7 V.

Existen gran diversidad de opto - sensores, aquí se muestran tres tipos de sensores que he usado, la primera es la llave óptica, el segundo es el opto - receptor, y los últimos, son los LEDs comerciales, el led emisor(led transparente), y el foto transistor (receptor), de color obscuro

Este circuito es propuesto por los de General Electric. No lo he calado, pero considero que seria bueno ponerlo a funcionar

Observa que el uso de un SCR en serie con la carga y el transistor monounion programable (PUT), conectados directamente con el electrodo sensor.

Cuando el cuerpo humano se acerca al electrodo del sensor, se incrementa la capacitancia entre el electrodo y la tierra, el UJT programable (PUT), es un dispositivo que se dispara cuando el voltaje del ánodo sea menos de 0.7 V, y mayor que el voltaje de compuerta. Antes de que el dispositivo programable se encienda, el sistema es básico