TRIAC: Componente Electrónico de Control de Corriente

El TRIAC, es un dispositivo semiconductor que posee un tiristor Bidireccional muy utilizado en diversas áreas. Descubre en el siguiente artículo todo sobre este componente electrónico.

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TRIAC

El llamado TRIAC o también conocido por su nombre completo como el Triodo para la Corriente Alterna, consiste en una especie de mecanismo semiconductor, que pertenece a la familia de los llamados Tiristores. La distinción que posee con un tiristor tradicional es que el mismo es Unidireccional y el TRIAC es uno Bidireccional.

De una manera más popular se podría llegar a decir que el TRIAC consiste en una especie de interruptor que es idóneo para conmutar lo que es la corriente alterna. La estructura interna del TRIAC se parece en cierta forma a la manera de disposición que formaría unos 2 SCR en unas direcciones diferentes. Los TRIAC contienen 3 electrodos que son:

  • MT1
  • MT2 En el caso de estos 2 se llegan a perder la denominación de Ánodo y Cátodo.
  • La Puerta “G”

Aplicaciones más Comunes

Entre las aplicaciones más comunes del TRIAC se encuentran las siguientes:

  • La versatilidad es lo que lo hace ideal para el control de la corriente alterna conocida como “C.A.”.
  • Se trata de una de las que se usa como una especie de interruptor estático, el cual ofrece diversas ventajas sobre los interruptores que son mecánicos tradicionales y los llamados relés.
  • Además, estos funcionan como una clase de interruptor electrónico e igualmente como una pila.

Por otra parte, los TRIACs que son de baja potencia son usados en las diversas aplicaciones como es el caso de los atenuadores de luz, de los controles de velocidad para todos los motores eléctricos, y en aquellos Sistemas de Control que son computarizados, una infinidad de elementos caseros.

Sin embargo, cuando se llegan a usar las cargas inductivas como en el caso de los motores eléctricos, se tienen que tener en cuenta las precauciones requeridas para poder asegurarse que el TRIAC se pueda apagar de manera correcta al finalizar cada uno de los semiciclos de la onda de Corriente Alterna. 

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Ejemplo de Aplicación: Control de Fase (La Potencia)

En una condición o en un ejemplo imaginemos que se encuentra siendo controlada la potencia en AC a la carga por medio de la conmutación del apagado y del encendido en el transcurso de las regiones que son positivas y las negativas de la señal senoidal de la entrada.

La acción de este tipo de circuito en el transcurso de la zona positiva de la señal de entrada, es muy parecida a la que se encuentra para el caso del diodo Shockley. La ventaja de dicha clase de configuración es que, en el transcurso del área negativa de la señal de entrada, se va a obtener la misma clase de respuesta debido a que el DIAC como también el TRIAC. pueden llegar a dispararse en una dirección inversa.

La forma de la onda que da como resultado para la corriente por medio de la carga se suele proporcionar en el control de la fase. Al momento de variar la resistencia “R”, es probable que se logre controlar el ángulo de la conducción. Hay unas especies de unidades que están disponibles en la actualidad que pueden ayudar a manejar las cargas que son más de 10 kW.

Funcionamiento 

Para poder dar una buena explicación del funcionamiento del TRIAC se llegan a dividir el régimen en unos cuadrantes de acuerdo a la polaridad de la denominada Puerta “G” y lo que es el terminal secundario “MT2”, las 2 con respecto al terminal principal que es “MT1”.

En el caso de los cuadrantes 1 y 2, el MT2 es el positivo, y la corriente va a fluir de la MT2 a la MT1 por medio de las capas P, N, P y N. En el caso de la región “N” que se encuentra unida a la “MT2” no suele participar de manera significativa. En el caso de los cuadrantes 3 y 4, MT2 ha de ser negativo, y la corriente llega a fluir de MT1 a MT2, igualmente por medio de las capas P, N, P y N.

La región N se encuentra unida a la MT2 y está activa, sin embargo, la región N que está vinculada a la MT1 únicamente participa en lo que es el disparo inicial, lo cual no contribuye al flujo de corriente inicial.

La sensibilidad relativa va a depender de la estructura física de un TRIAC determinado, sin embargo, por regla general, el llamado Cuadrante 1 suele ser el de mayor sensibilidad, ya que requiere de una corriente menor de puerta, y en el caso del cuadrante 4 se trata del menos sensible que es el que mayor corriente de puerta requiere.

En gran parte de las aplicaciones, la corriente de puerta se tiene a extraer de la misma conexión de la MT2, por lo que los cuadrantes tanto 1 y 3 son los que únicamente tienen unos modos de funcionamiento G y MT2 positivos o inclusive negativos con referente al MT1.

Otras de las aplicaciones son un disparador único de polaridad desde un circuito de excitación que pueden llegar a operar en lo que son los cuadrantes 2 y 3. Puede ser de gran importancia estos componentes electrónicos para los televisores, por lo que si no lo sabe, descubra ¿Quién Inventó la Televisión a Color?.

Cuadrante 1

La operación del Cuadrante 1 es aquel que llega a ocurrir al momento en que la Puerta y el MT2 son positivas a diferencia de la MT1. La corriente de la puerta es la que va a activar una especie de interruptor de transistor NPN que es equivalente, que al mismo tiempo es lo que atrae la corriente desde la base del transistor PNP equivalente, por lo que se activa de la misma manera.

Una parte de la corriente de la puerta que es la línea de puntos se llega a perder por medio del mismo camino óhmico por medio de lo que es el silicio con un dopaje p, que fluye de manera directa en MT1 sin tener que pasar por medio de la base del transistor NPN.

En estos casos, la inyección de los agujeros en el p-silicio es lo que hace que las capas que están apiladas tanto N, P y N debajo de la MT1 se lleguen a comportar como una especie de transistor NPN, que es activado a causa de la presencia de una corriente en la misma base.

Esto a la misma vez, es lo que hace que las capas P, N y P sobre la MT2 se lleguen a comportar como una especie de transistor PNP, que es activado debido a que la base es del tipo “N” que se polariza hacia la parte de adelante a diferencia del emisor que es el MT2. Por lo que, el esquema de la activación suele ser el mismo SCR.

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Cuadrante 2

La operación del llamado Cuadrante 2 es el que ocurre cuando la Puerta ha de ser Negativa y el MT2 es positiva a diferencia del MT1. El encendido de un dispositivo es triple y empieza al momento en que la corriente de MT1 suele fluir hacia lo que es la puerta por medio de la combinación de la P-N bajo la puerta.

Esto es lo que conmuta una clase de estructura que está compuesta por una especie de transistor NPN y por un transistor PNP, que es el que tiene como un cátodo la puerta. A medida que va incrementando la corriente en la puerta, el potencial que está del lado izquierdo del silicio “P” por debajo de la puerta se alza hacia el MT1, debido a que la diferencia de la potencia entre lo que es la puerta y el MT2, suele bajar.

Esto es lo que hace que se establezca una corriente entre los lados derechos e izquierdo del silicio “P”, que al mismo tiempo logra activar el transistor NPN que se encuentra bajo el terminal de MT1 y de esa manera como consecuencia igualmente ocurre con el transistor PNP entre lo que es el MT2 y el lado derecho del llamado P-Silicio Superior.

Cuadrante 3

En el caso de la operación del cuadrante 3 es aquel que sucede al momento en que la puerta y el MT2 llegan a ser negativas a diferencia de MT1. El tipo de proceso igualmente suele ocurrir en diversas etapas.

En la 1ra Fase, ocurre la combinación del PN entre lo que es el terminal MT1 y la puerta que se tiende a polarizar hacia la parte de adelante, esto se le conoce como el “Paso 1”. Como dicha polarización de forma directa es la que implica una inyección de los portadores minoritarios en las 2 capas que se combinan a la unión, además se inyectan unos electrones en la parte de la capa “P” debajo de la puerta.

Ciertos de estos electrones no se pueden recombinar y al final se esparcen a la región “N” subyacente, lo que consistiría en la Etapa 2. Esto al mismo tiempo es lo que baja el potencial de la región “N”, lo que actúa como si fuese la base de un transistor PNP que se prende, que hace girar el transistor sin tener que bajar de forma directa el potencial de la base que se llama control de puerta remota.

La capa P de abajo es la que llega a actuar como una especie de colector de este transistor PNP y posee un voltaje incrementado, la verdad, es que dicha capa “P” es aquella que actúa igualmente como una especie de base de un transistor NPN que está conformado por las 3 capas finales específicamente arriba del terminal MT2 que, se suele activar al mismo tiempo.

Cuadrante 4

En el caso de la operación del Cuadrante 4 esta ha de suceder al momento en que la Puerta es Positiva y la MT2 es negativo a diferencia de la MT1.

La activación de este cuadrante es parecida a la activación del cuadrante 3. Este proceso usa un tipo de control de puerta remoto. A medida que fluye la corriente desde la capa P por debajo de la puerta en la capa N bajo el MT1, se suelen inyectar portadores minoritarios de manera de electrones libres en el área de la región P; ciertos de ellos son recogidos por medio de la unión NP subyacente y que pasan a la unión contigua de N-Región sin tener que recombinar.

Como ocurre en el caso de 1 disparo en el cuadrante 3, esto va a reducir el potencial de la capa N y a su vez activa el transistor PNP llegando a ser formado por la capa N y las 2 capas P a su lado.

La capa P de abajo es la que actúa como una especie de colector de dicho transistor PNP y posee su voltaje incrementado, la verdad es que esta capa P es la que actúa igualmente como la base de un transistor NPN que ha sido formado por las 3 finales capas justo arriba del terminal MT2, que al mismo tiempo se activa.

Circuito de Disparo de un TRIAC

Ya que hemos entendido un poco sobre el concepto de dicho componente eléctrico, como también el funcionamiento y la aplicación, por lo que algunas de sus aplicaciones principales son el Circuito de Disparo. Es de suma importancia conocer cuáles son los Tipos de Conductores Eléctricos que existen.  

El TRIAC puede ser en ciertos momentos disparado en cualquiera de los 2 cuadrantes, es decir, ya sea 1 o el 3 por medio de la aplicación entre los terminales de la compuerta G y la MT1 de un impulso que puede ser positivo o negativo, de manera que esto produce una especie de simplificación del circuito, es por esto que ahora les vamos a mostrar los 4 modos de disparo y también los fenómenos internos que poseen lugar en los 4 modos posibles de disparo del TRIAC.

Primer Modo

Se trata del 1er modo del Primer Cuadrante que es designado por I “+”. La tensión del ánodo de MT2 y de la tensión de la compuerta suelen ser positivas. Estas se encuentran basadas en el ánodo MT1. Otras especificaciones son:

  • Este primer modo suele ser el más común de los 4.
  • Este es conocido como la intensidad de la compuerta entrante.
  • La corriente de la compuerta suele circular por dentro hasta la MT1.
  • A causa de la unión P2N2 y n parte por medio del área P2, la corriente se localiza en el interior.
  • Se llega a producir la inyección natural de los electrones de N2 a P2.
  • Este modo se encuentra favorecido en la zona cercana a la compuerta por causa de la caída de la tensión que se produce en P2 por medio de la circulación lateral de la corriente compuesta.
  • La Caída de la tensión es lo que simboliza en las figuras por medio de los signos de “Más y Menos” (+ y -).
  • Una parte de los electrones que son inyectados son los que se alcanzan por causa de la combinación de la P2N1.
  • Este es el que dispone que los electrones sean los responsables de bloquear el potencial de afuera.
  • Son apresurados por causa de la difusión comenzando la conducción.

Segundo Modo

Ahora vamos a mencionar en el caso del 2do Modo, el cual se encuentra en el 3er Cuadrante, que está designado por el número III “-“. Este es considerado como aquel en que la tensión del ánodo de MT2 y también la tensión de la compuerta, lleguen a ser negativos.

  • Todo es referente al ánodo de MT1.
  • Este es mayormente conocido como la Intensidad de la compuerta saliente.
  • El mismo se llega a disparar por medio del procedimiento de la puerta remota.
  • Es el que Conduce las capas P2N1P1N4.
  • En el caso de la capa N3 está inyecta los electrones en P2 que son los que hacen más conductora a la unión.
  • Este es el que dispone de una tensión positiva de T1.
  • El mismo llega a polarizar la zona cercana de la unión P2N1 que está más positivamente que la siguiente a la puerta.
  • Esta clase de polarización es la que inyecta los huecos de P2 a N1 que logra alcanzar en parte la alianza con N1P1 y la hacen pasar a la conducción.

Tercer Modo

En el caso del 3er Modo, este se localiza en el 4to Cuadrante y está designado por I “-“. Además, es aquel que la tensión del ánodo de MT2 es de la positiva a diferencia del ánodo de MT1. Igualmente, la tensión de disparo de la compuerta que es negativa a diferencia del ánodo del MT1.

  • Esta es conocida como la clase de Intensidad de la compuerta saliente.
  • En el caso del disparo, el mismo es parecido al de los Tiristores de la puerta de unión.
  • Inicialmente este modo es el que conduce la estructura auxiliar de P1N1P2N3.
  • Después es el que conduce la principal de P1N1P2N2.
  • El disparo de la primera se logra producir como en un tiristor que es normal.
  • Este es el que actúa con un “T1” de la puerta y “P” de un cátodo.
  • Toda la estructura auxiliar se logra poner a la tensión que es positiva de la “T2”.
  • Además, llega a polarizar de manera fuerte la unión del P2N2 que es el que inyecta los electrones hacia la zona de potencial positivo.
  • La unión de la P2N1 de la estructura principal suele ser la responsable de aguantar la tensión de afuera.
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Cuarto Modo

Este es el que se localiza en el 2do Cuadrante que está designado por el III “+”.  Es aquel en que la tensión del ánodo T2 suele ser negativa a diferencia del ánodo de MT1. La tensión de disparo en el caso de la compuerta que es positiva a diferencia del ánodo MT1.

  • Esta se le conoce como la Intensidad de la Compuerta entrante.
  • El disparo se da por el tipo de procedimiento que es denominado Puerta Remota.
  • Este es el que se encarga de ingresar en la conducción de la estructura de P2N1P1N4.
  • Esta es la que inyección de N2 a P2 que es lo mismo a la definida en el Primer Modo I (+).
  • Estos son los que se alcanzan por la difusión de la unión P2N1 los cuáles son absorbidas por su potencial de la unión.
  • Por esta misma clase de acción se hace mucho más conductora.
  • El potencial que es positivo de la puerta que está polarizada es más positivamente la zona de la unión P2N1 cercana a ella que la que está cerca de la T1.
  • Esta es la que produce una clase de inyección de huecos desde la P2 a la N1.
  • Esta es la que se logra alcanzar en parte la unión de N1P1 que es la responsable de bloquear la tensión de afuera.
  • Además, suele generar la entrada en la conducción.
  • El Estado I (+), que es Seguido de III (-) consiste en aquel en que la corriente de la compuerta es necesitada para que el disparo llegue a ser pequeño.
  • Con los demás estados es requerida de una corriente de disparo que sea mayor.
  • Para el caso del modo III (+), este se trata del disparo de mayor dificultad y así puede evitarse el empleo en lo posible.

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Características 

Ya que hemos podido entender sobre lo que es el TRIAC, se tiene que entender que diversos de los detalles que se ofrece es lo que le va a permitir el funcionamiento en un circuito y esto es gracias a los detalles que se disponen, por lo que vamos a mencionarle algunas de las principales características del TRIAC:

  • Al TRIAC igualmente se le conoce como el Triodo.
  • El TRIAC suele conmutar del modo de corte hasta el modo de la conducción cuando se le es inyectada la corriente a la compuerta.
  • Se localiza dentro de la familia de los tiristores.
  • Puede llegar a controlar el flujo de la corriente promedio a una carga.
  • Este puede ser bloqueado por causa de la inversión de la tensión.
  • Por otra parte, es el que otorga una gran simplicidad en su utilización.

Valores Típicos

Estos son los valores típicos que se muestran en el TRIAC. Las especificaciones de ciertos TRIAC son las siguientes:

Nombre de Variables: Vgt

  • Parámetros: Voltaje Umbral de Puerta
  • Valor Típico: 7 – 1.5
  • Unit: V

Nombre de Variables: Igt

  • Parámetros: Corriente Umbral de Puerta
  • Valor Típico: 5 – 50
  • Unit: mA

Nombre de Variables: Vdrm

  • Parámetros: Voltaje Pico Directo en Estado Apagado Repetitivo
  • Valor Típico: 600 – 800
  • Unit: V

Nombre de Variables: Vrrm

  • Parámetros: Voltaje Pico Inverso en Estado Apagado Repetitivo
  • Valor Típico: 600 – 800
  • Unit: V

Nombre de Variables: IT

  • Parámetros: Corriente Eficaz en Estado Encendido
  • Valor Típico: 4 – 40
  • Unit: A

Nombre de Variables: Itsm

  • Parámetros: Corriente Pico en Estado Encendido no Repetitivo
  • Valor Típico: 100 – 270
  • Unit: A

Nombre de Variables: Vt

  • Parámetros: Voltaje Directo en Estado Encendido
  • Valor Típico: 5
  • Unit: V

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