Triac: Conoce todo al respecto

Uno de los componentes electrónicos más útiles entre el grupo de los semiconductores es el Triac, esté es un dispositivo cuya capacidad y función principal es conducir las corrientes alternas. Básicamente se trata de un circuito de disparo que se ejecuta a través del uso de otro componente electrónico como es un transformador. El Triac es un dispositivo un poco complejo, por ello en este artículo vamos a plasmar todo al respecto.

Definición de Triac

Se conoce como Triac a aquel componente electrónico o dispositivo semiconductor que cuenta con tres terminales, el cual tiene la particularidad de ser bidimensional por lo que puede conducir el flujo de corriente en dos direcciones diferentes. Además este pertenece al grupo de con los tiristores, uno de los grupos de componentes eléctricos más complejos.

Este elemento es utilizado en los circuitos de disparo gracias a las capacidades y las funciones que brinda, como es la utilidad que tiene para mantener el control del flujo de la corriente a una carga, ya este es capaz de manipular la potencia en la corriente alterna.

Además de que es un componente que es bastante fácil de reconocer físicamente por su particular diseño.

Funcionamiento de los Triacs

El funcionamiento de este componente es simple, lo que hace es cerrar un contacto entre dos terminales (que son ánodo 1 y 2) para permitir el paso de la corriente (corriente de salida) en cuanto se emplea una corriente pequeña a otro terminal que se denomina “puerta” o “Gate” (que sería corriente de activación).

Luego se continuara permitiendo el flujo de corriente hasta que la corriente de salida se reduzca por debajo de un valor determinado (este valor se conoce como corriente umbral) o que de alguna manera se corte la corriente por completo. Como puede ser el caso de un interruptor o un pulsador.

Ejemplo de un Triac.

En el ánodo 1 y 2 se ubica el elemento de salida que deseamos controlar con el triac, ya sea una lámpara, un motor u otros similares.

Para la próxima imagen se puede ver un ejemplo en donde se utiliza un triac como interruptor para lograr encender una lámpara o un bombillo. Este es un circuito bastante simple, pero que nos ayuda a comprender un poco su funcionamiento. Uno que se puede mejorar luego.

El triac es hoy en día el componente electrónico más desarrollado en cuando a avances del conocido tiristor o SCR, aunque a diferencia del tiristor, el cual solo tiene la capacidad de conducir corriente en una sola dirección (siendo desde el ánodo al cátodo), un triac es un componente bidireccional.

• Llegado a este punto y para comprender con exactitud este funcionamiento es indispensable conocer acerca de la función del tiristor y del comportamiento de un diodo.

Características principales de un Triac

Una vez hemos aclarado que es un Triac, no está de más mencionar que es importante tener en cuenta los detalles que este ofrece, pues cada uno de estos aspectos son lo que hacen posible su funcionamiento en algún circuito, por eso, a partir de aquí vamos a mencionar una a una las características más importante de este dispositivo.

• Es un componente también conocido como Triodo.
• Un Triac conmuta del modo del corte al modo de conducción en cuanto se le suministra corriente a la compuerta.
• Puede controlar el recorrido de la corriente promedio a una carga.
• Forma parte de la familia de componentes de los tiristores.
• Ofrece una gran sencillez en su uso.
• Con este es posible que sea disparado sin importar la polarización de la puerta.
• La inversión de la tensión puede llegar a bloquearlo.
• Conduce corriente en ambos sentidos.
• Puede ser bloqueado también al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento.
• Es un dispositivo ideal para una gran variedad de aplicaciones asociadas con el control de corrientes alternas.
• Este tiene la principal utilidad de regular la potencia dada a una carga, en corriente alterna.
• La corriente y la tensión de encendido va disminuyendo según el aumento de la temperatura.
• Aun cuando es de la familiar de los tiristores, se diferencia de estos porque se basa en la corriente alterna.
• El disparo que produce se genera a través de una corriente de puerta negativa o positiva.
• Las corrientes de pérdida de este componente son mínimas.
• Cuenta con tres electrodos.
• Estos electrodos caso pierden la denominación de ánodo y cátodo, se denominan ahora A1, A2.
• Es un dispositivo considerado un interruptor, debido a su capacidad de conmutar la corriente alterna.
• Cuando aumenta la tensión del bloque se consigue una cantidad de corriente y de tensión mayor.

Características de secundarias de su estructura

Acá algunas de las características más destacables según la estuctura que posee este componente electrónico.

• Posee una estructura interna que en ciertas cosas es bastante similar a la disposición que conformarían dos SCR en antiparalelo.
• Cuenta con una puerta de salida.
• Los terminales que posee tiene la finalidad de controlar el flujo de la corriente.
• La estructura que posee consta de 6 capas.
• La función de un triac es parecida a la de un tristor de 4 capas.
• Este dispositivo viene siendo un SRC bidireccional.
• La corriente promedio dada a la carga puede variar alternando la cantidad de tiempo por ciclo que el triac se encuentre en el estado de encendido.
• Entre su estructura cuenta con una pérdida de corriente cercana al orden de 0,1 m A eficaces.
• Los triacs son habitualmente utilizados para funcionar a frecuencias bajas.
• Puede contar de 400 a 1000 V de tensión de pico repetitivo.
• Intercambio del modo de corte al modo de conducción en cuanto se le suministra corriente a la compuerta.
• Son elaborados para trabajar a frecuencias medias que son denominadas alternistores.
• Está creado para actuar con dos rectificadores controlados de silicio.
• Esté se bloquea durante un corto periodo en que la corriente de carga pasa a través del valor cero.
• Por su estructura este cuenta con una pérdida de un mínimo ángulo de conducción para conducir la corriente de carga nuevamente.
• Brinda muchas más ventajas que los interruptores mecánicos normales y los relés.
• En la actualidad tiene poca estabilidad.
• Cuenta con cuatro cuadrantes en los que puede actuar este componente.
• Al poseer un par de ánodos, (que son los MT1 Y MT2), también tiene disponible una compuerta G.
• Una de sus capas funciona para facilitar el disparo con intensidad de puerta negativa.

Características de su funcionamiento

Características que se pueden destacar gracias a su funcionamiento

• Con este componente se debe tener la respectiva precaución necesaria para estar seguros de que este se apaga de manera correcta al fin de cada simiciclo donde la onda choque.
• Componente que posee cierta dependencia en la dirección de flujo cuando conduce la corriente, ya que hay una trayectoria de flujo de corriente de resistencia muy baja.
• En ocasiones el triac puede dejar de conducir debido a que no pueden distribuir corriente entre las principales terminales.
• Mientras el voltaje es más positivo en MT2, la corriente va a fluir de MT2 a MT1, mientras que en el caso opuesto fluirá de MT1 a MT2.
• Este dispositivo se puede comportar de tal manera como si fuera un interruptor cerrado.
• En las ocasiones cuando la corriente no fluya no debe considerarse la polaridad del voltaje aplicado.
• Tiene la capacidad de soportar cargas intensas.
• Cuando un triac entra en modo de conducción la compuerta no controla más la conducción de la corriente que posee.
• Este componente permanece en modo ON hasta que la corriente empieza a disminuir por debajo de la corriente de mantenimiento.
• También puede dar un pulso de corriente mínima y de esta forma logra impedir la disipación de energía que sobra en la compuerta.
• En cuanto la tensión en alguno de los ánodos es negativa a diferencia de otro ánodo (que es habitualmente el siguiente o el anterior) se obtiene una característica invertida.
• La función que cumple la corriente a través del Triac está basado entre los ánodos disponibles.
• Es un dispositivo simétrico en lo que respecta a conducción y estado de bloqueo.
• En este genera un aumento o crecimiento de nivel de corriente con un mínimo cambio en la tensión entre los ánodos.

Parámetros característicos de un Triac.

Este dispositivo cuenta con unos parémtros que vamos a explicar a continuación.

• Establece varios parámetros como PGM siendo esté la potencia pico de disipación de compuerta, VDRM que trata de la potencia de pico repetitivo en estado de bloqueo o IT (RMS) que se refiere a la corriente en estado de conducción.
• También contempla los parámetros, I2T para referirse a la corriente de fusión, tON que es el tiempo de encendido, IH para referirse a la corriente de mantenimiento y dV/dt que significa la velocidad de crítica de aumento de tensión en el estado de bloqueo.
• Hace circular la parte trasera de la onda, lo que significa que, el semiciclo positivo circula únicamente cuando se genera una señal de disparo en la compuerta y de manera sencilla es, de arriba abajo.
• Mientras que para la parte negativa de la onda, el semicilo negativo solo circula cuando se genera una señal de disparo en la compuerta, lo que quiere decir, de abajo hacia arriba.

En las siguientes listas vamos a poderapreciar los valores típicos de los Triacs, las variales, los parámetros y algunas de sus especificaciones

Variables       

Las variables estos componentes se representan es:

• Vgt
• Lgt
• Vdrm
• Vrrm
• IT
• Itsm
• Vt

Parámetros 

Los parámetros que representan las variables son:

• Voltaje umbral de puerta
• Corriente umbral de puerta
• Voltaje pico directo en estado apagado repetitivo
• Voltaje pico inverso en estado apagado repetitivo
• Corriente eficaz en estado encendido
• Corriente pico en estado encendido no repetitivo
• Voltaje directo en estado encendido

Valor habitual

El valor habitual de los parámetros previos se establece así:

• 7 – 1.5
• 5-50
• 600 – 800
• 600 – 800
• 4-40
• 100 – 270
• 5

Unit

Se define así:

• V
• mA
• V
• V
• A
• A
• V

Usos más comunes del triac

Gracias a este tipo de componentes es posible realizar su implementación en una amplia variedad de casos, ideales para las industrias, y todo lo asociado a las corrientes alternas, es por ese motivo que de aquí en adelante vamos a detallar las aplicaciones más habituales y comunes en las que se puede conseguir la implementación del componente Triac.

• Es ideal para utilizar y mantener el control sobre las corrientes alternas.
• Es usado como interruptor estático en muchos dispositivos más grandes.
• Sirve como una especie de interruptor electrónico.
• Un circuito de disparo se hace más simple gracias a los triacs.
• SE puede emplear a una pila.
• Debe utilizar bajas potencias cuando se aplica en los sistemas de control computarizados con muchos elementos caseros.
• Es común que se aplique a baja potencia en bastantes casos como pueden ser los atenuadores de luz.
• Se usa con cargas inductivas como motores eléctricos.
• Aplica bajas potencias para controlar la velocidad de motores eléctricos.
• Emplea un disparado sin tomar en cuenta la polarización de puerta.
• Cuando se emplea en las corrientes puede actuar como un interruptor cerrado o un interruptor abierto.
• Un triac puede entrar en modo de conducción directa.

Circuito de disparo de un triac

Una vez aclarada la definición de este componente eléctrico, y además de haber detallado sus características y aplicaciones en que se usa, no está de más destacar que uno de los principales lugares en los que aplica es en los circuitos de disparo.

Tal como se detalló en varias de sus características del funcionamiento, un triac puede ser disparado en cualquiera de los dos cuadrantes I o III por medio de la implementación entre los terminales de las compuertas G y MTI de un impulso negativo o positivo, de manera que produce una simplificación del circuito

Es por eso que en esta sección les vamos a mostrar algunos de los modos o métodos de disparo que puede haber, además de los fenómenos internet que se pueden llevar a cabo en los cuatro modos de disparo posible.

Los métodos o modos de aplicación se pueden representar de la siguiente manera. Reflejando claramente cada cuadrante, desde el I hasta el IV. De igual forma se detallan las especificaciones de cada uno estos a partir de este punto.

Primer método

• Este viene siendo el modo inicia del primer cuadrante designado por I (+).
• También es el método más usual.
• Está basado al ánodo MT1.
• El ánodo MT2 y la tensión de la compuerta poseen tensión positiva.
• Es conocido como “Intensidad de compuerta entrante”.
• La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1
• Gracias a la unión P2N2 y gran medida a la zona P2 la corriente está en el interior.
• Se genera la inyección natural de electrones de N2 aP2.
• Es beneficiado en el área cercana a la compuerta por la caída de tensión que genera en P2 la circulación lateral de la corriente de la compuerta.
• La caída de tensión se simplifica en símbolos básicos de “+” y de “-”.
• Una parte de los electrones inyectados logran por difusión la unión P2N1.
• Cuenta con que los electrones se hagan cargo de bloquear el potencial exterior.
• Estos son acelerados por la difusión al iniciarse la conducción.

Acá se muestra una gráfica sencilla de lo que viene siendo este modo o método (Triac en Cuadrante i).

Segundo método

• Se establece en el tercer cuadrante.
• Este método es designado por III (-).
• Es en el que la tensión de ánodo MT2 y la tensión de compuerta son negativos.
• Es completamente basado en MT1.
• Se conoce como la “Intensidad de compuerta saliente”.
• Es disparado por el proceso de puerta remota.
• Puede conducir las capas P2NI Y P1N4.
• Cuenta con una tensión positiva de T1.
• La capa N3 inyecta electrones en P2 que hacen a la unión mucho más conductora.
• Polariza el área cercana a la unión P2N1 de manera más positiva que la próxima a la entrada.
• Esa polarización inyecta huecos de P2 a N1 que alcanza parte de la unión N1P1 y hacen que esta pase a conducción.

Aquí mostramos un ejemplo de este modo de activación (Triac en cuadrante II).

Tercer método

• Este se encuentra en el cuarto cuadrante.
• Es designado por I (-).
• Es el método cuyo ánodo MT2 es positiva con relación al ánodo MT1.
• Se conoce como la “Intensidad de compuerta saliente”.
• Su disparo es parecido al de los tiristores de puerta de unión.
• Además la tensión de disparo de la compuerta es negativa en comparación al ánodo MT1.
• Primeramente maneja la estructura auxiliar P1N1P2N3.
• El disparo de esta se genera de la misma forma que en un tiristor común.
• La estructura auxiliar completa se coloca a la tensión positiva de T2.
• Luego maneja la principal P1N1P2N2.
• Trabaja con un T1 de puerta y P de polo negativo.
• Constantemente polariza la unión P2N2 que introduce electrones hacia la zona de potencial positivo.
• La unión P2N1 de la estructura principal es la que se encarga de soportar la tensión exterior.
• No obstante, esta unión P2N1 es irrumpida por electrones cercanos a la estructura auxiliar, entrando en conducción.

Siguiente los ejemplos básicos es el momento de reflejar uno del método tres (Triac en Cuadrante III).

Cuarto método

• Este se encuentra en el segundo cuadrante.
• Método designado por III (+).
• Es conocido como “Intensidad de compuerta entrante”.
• Es un modo cuya tensión de ánodo T2 es negativa con relación al ánodo MT1.
• Su disparo se lleva a cabo por el proceso conocido como la puerta remota.
• Es encargado de hacer que la estructura P2N1P1N4 entre en conducción.
• La introducción de N2 a P2 es idéntica a la que sueca en el primer método I (+).
• Los cuales alcanzan una difusión la unión P2N1 y son absorbidos por su potencial de unión
• Gracias a esto último, se hace más conductor.
• El potencial positivo de puerta puede polarizar mucho más la zona de unión P2N1 cerca de ella que la cercana a T1.
• Genera una inyección de huecos desde P2 a N1.
• Consigue en parte la unión N1P1 que es la encargada de bloquear la tensión exterior.
• Produce la entrada en conducción.
• El estado (+), seguido de III (-) es uno en el cual la corriente de compuerta es necesaria para que el disparo sea pequeño.
• Para el resto de los estados es requerida una corriente de disparo mucho más grande.
• Para el modo III (+) se encuentra el disparo más difícil y su empleo se debe evitar lo más posible.
• Ofrece la posibilidad de que la corriente de encendido de la compuerta, establecida por el fabricante consiga garantizar el disparo en cualquier estado en el que se encuentre.

Por último una muestra del método cuatro (Triac en Cuadrante IV).

Aplicación: Ejemplo de control de fase

En la próxima imagen se refleja una aplicación del triac esencial. Para este ejemplo, el componente se encuentra controlando la potencia en AC a la carga a través del cambio de encendido y apagado durante las zonas positivas y negativas de la señal senoidal de entrada. El funcionamiento de este circuito en la parte positiva de la señal de entrada, es bastante parecido a la que se genera para el “diodo Shockley”.

La diferencia es que este tiene la ventaja de que durante la parte negativa de la señal de entrada, se consigue el mismo tipo de respuesta debido a que el diac como el triac pueden ser disparados en la dirección contraria.

La forma de onda derivada para la corriente por medio de la carga se establece en esta figura de control de fase. Pues cuando varía la resistencia R, existe la posibilidad de controlar el ángulo de conducción. Actualmente hay unidades disponibles que pueden manejar cargas de hasta más de 10kW.

 

Para terminar les dejamos un video donde pueden aprender a como probar un triac, en este hacen las respectivas pruebas, usando un multímetro para obtener resultados, y prueban 3 modeles distintos.

Esperamos que este artículo te haya servido de ayuda para las dudas o preguntas que tenías, no dejes de visitar nuestra web para más similares.

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