El diodo Zener
El símbolo y el comportamiento de un diodo Zener son los
que se muestran en el siguiente esquema:
+
+
+
Vz
“encendido”
Vz
V
“apagado”(Vz > V > 0V)
El diodo estará “encendido” cuando está polarizado
inversamente a un diodo normal, y cuando el voltaje sea
superior a Vz. Para que esto suceda, es necesario que la
corriente esté en la zona indicada a continuación:
El diodo Zener
La siguiente representa la curva característica de un diodo
Zener:
ID
Vz
VD
Zona de trabajo
Izmín
del diodo Zener
Zona de ruptura
del diodo Zener
Izmáx
El diodo Zener
El diodo Zener se utiliza para mantener un voltaje de referencia constante, mientras que la corriente que circula a través
suyo esté comprendida entre Izmín e Izmáx.
El valor de RS para que el regulador
trabaje adecuadamente (sin carga)
será:
RS
+
Ve
Iz
Vz
MíNIMO
MÁXIMO
R S máx 
Ve  V z
I Z mín
R S mín 
donde RSmín  RS  RSmáx.
Ve  V z
I Z máx
El diodo Zener
La situación más común es que el circuito opere con carga, tal
como se muestra a continuación:
RS
+
Ve
I
Iz
IC
RC
Las condiciones de carga
Vz pueden variar. El diodo
Zener debe mantener sus
condiciones de regulación,
independiente de la carga.
Diodos emisores de luz
Los diodos más comunes de este tipo son el “diodo emisor de
luz”, conocido como “LED” (del inglés: “Light Emitting
Diode”) y el de “pantalla de cristal líquido”, o “LCD” (del
inglés: “Liquid Crystal Display”).
Cuando estos diodos se polarizan en forma directa, se
convierten en una fuente de luz debido a una emisión de
fotones que se produce en su interior.
+
ID
VD
Diodos emisores de luz
El valor de corriente típica de un LED en operación normal es
de ID=10-20mA, y el voltaje que cae en el diodo es propio de
cada uno (los valores típicos son de alrededor de VD=1,2V).
Para calcular adecuadamente el circuito para un LED, debe
observarse cuál es su voltaje típico y la corriente de
polarización necesaria para obtener una buena emisión:
R
+
VCC= 5V ID=20mA VD=1,2V
R 
V CC  V D
ID

5V  1, 2V
0 , 02 A
 190 
Rectificador controlado de
Silicio (SCR)
Introducción
El Rectificador Controlado de Silicio (SCR), también
conocido como “tiristor”, es de sumo interés en muchas de
las aplicaciones actuales, como circuitos de tiempo, fuentes
reguladas, control de motores, control de temperatura, etc.
Su comportamiento es similar al de un diodo, con la
diferencia que cuenta con un tercer terminal, denominado
“compuerta”, mediante el cual – además de la polarización
directa- se puede establecer cuándo el elemento opera como
un circuito abierto o como un circuito cerrado.
El símbolo y su composición son:
G
Compuerta
I
A
Símbolo
A
K
del SCR
P N P N
Cátodo
Ánodo
Operación de los tiristores
Para entender el funcionamiento de un tiristor, puede
considerarse el circuito equivalente, al que se le aplica una
señal como la indicada:
V
G
t3 t4
t1 t2
t
+
V
G
t3 t4
t1 t2
t
Cuando el voltaje
VG es mayor que
VBE2mín, entonces el
tiristor conducirá si
el voltaje del ánodo
es mayor que el del
cátodo.
Curva característica de un tiristor
El comportamiento de un tiristor puede caracterizarse como:
IA
IA
Corriente de
sostenimiento
VF
IG
IG2
IG1
Voltaje de
corte
inverso
IG=0
VF
Región de
bloqueo
directa
Voltaje
ruptura
directo
Apagado de un tiristor
Para apagar un tiristor, no basta con desconectar el voltaje de
la compuerta. Una forma de hacerlo es aplicando un pulso
negativo, como ocurre entre t3 y t4 de la figura anterior.
La idea básica para apagar un tiristor es hacer que la corriente
que circula a través del mismo sea cero. Esto puede
conseguirse de dos formas, tal como se muestra a
continuación:
IA=0
IA=0
INTERRUPCIÓN
EN SERIE
INTERRUPCIÓN
EN PARALELO
Apagado de un tiristor
El apagado un tiristor también puede hacerse al tratar de hacer
circular a través de él una corriente inversa, conocida como
“conmutación forzada”. Un forma de lograrlo es como se
muestra a continuación:
TRANSISTOR Q1
A
Encendido
Q1
CIRCUITO DE
ENCENDIDO
Iapagado
G
K
Apagado
Apagado
+
CIRCUITO DE
CONMUTACIÓN FORZADA
Aplicaciones del SCR
A continuación se verán algunas posibles aplicaciones del
tiristor:
Interruptor estático
Previene inversión
en la corriente de
compuerta.
IL
IG
IL=0
Ve
A
RL
RL
R1
A
R1
D1
D1
G
G
t
K
K
Aplicaciones del SCR
Otra aplicación del tiristor es:
Control de fase de resistencia variable de media onda
IL
Ve
RL
El disparo del tiristor debe
hacerse entre 0° y 90° (control
de fase de media onda con
resistencia variable)
A
R
G
t
K
IG
D1
R1
0°
90°
Aplicaciones del SCR
La última aplicación del tiristor que se verá es:
Sistema de alumbrado de emergencia
Cuando el sistema funciona normalmente, la lámpara permanecerá encendida por la tensión continua rectificada.
D4
D1
La batería se carga a
través de D4.
D3 está cortado porque el cátodo es
positivo c/r al ánodo
R3
D3
T1
X1
C1
R1
D2
R2
V1
Cuando se interrumpe la alimentación
se dispara D3.
DIACs y TRIACs
Características del DIAC
El DIAC es una combinación paralela inversa de dos
terminales de capas semiconductoras, que permiten dispararse
en cualquier dirección.
A continuación se representan sus características de operación
y sus símbolo y estructura típicos:
Ánodo1
A1
A2
IA
VBR
N1
VF
IBR
IBR
VBR
P1
N2
P2
N3
Ánodo2
A1
A2
Características del TRIAC
El TRIAC es prácticamente un DIAC, pero con un terminal de
compuerta para poder controlar las condiciones de encendido.
La principal característica es que puede controlar el flujo de
corriente en ambos sentidos.
Sus características respecto del DIAC cambian en el primer y
tercer cuadrante, tal como se muestra a continuación:
Ánodo2
IA
A
2
VBR
VF
IBR
IBR
N5
N4
P2
N2
VBR
N 3 P1
N1
G
Compuerta
Ánodo1
A1
Circuito de Aplicación
Un circuito bastante común para disparar un TRIAC a través
de un DIAC es el que se muestra a continuación:
RL
A2
IL
Ve
IL
R
t
t
VC
A1
C
A2
G
A1
FIN