El componente semiconductor denominado triac nació como consecuencia de la necesidad de disponer de un interruptor controlado, con similares características a las del tiristor, cuyo campo de acción se extiende a la corriente externa.
La palabra triac es una abreviatura de su nombre en inglés (Triode AC) o triodo de corriente alterna, al disponer de tres electrones para su funcionamiento.
Estructura
Su estructura interna está compuesta por dos sistemas interruptores, uno p-n-p-n y otro n-p-n-p, unidos en paralelo, siendo cada uno de ellos similar a un tiristor. Por la tanto, se asemeja en cierto modo a la disposición que se formaría conectando dos tiristores en paralelo.
En el dibujo de la estructura se pueden observar los dos electrodos principales, T1 y T2, que en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo al trabajar con el doble de polaridad de tensión alterna. Bajo el terminal T2 y conectado al mismo, se encuentran dos regiones, una p y otra n, y al descender hacia el terminal T1 aparece una región n, otra p y una n final unida eléctricamente a la última p mediante la conexión de T1.
A la izquierda aparece otra región n para el contacto de la “puerta” de disparo del dispositivo. El terminal T1 es el que se toma como referencia para la medida de las tensiones y corrientes de los terminales T2 y de “puerta”.
Curvas características
Las curvas características son similares a las del tiristor cuando éste trabaja con polarización directa, pero se extienden a la zona en que tanto la corriente como la tensión son negativas, con una forma similar, aunque opuesta, a las primeras. En las curvas se observan la máxima tensión que puede soportar el componente sin entran en conducción, con lo que queda automáticamente delimitada la máxima tensión alterna pico a pico que puede ser controlada.
Disparo
El disparo del triac se realiza aplicando una corriente al electrodo denominado “puerta”, existiendo una amplia gama de posibilidades para seleccionar la forma de disparo deseada. En efecto, éste puede conseguirse aplicando una corriente continua, una corriente pulsante procedente de un rectificador, una alterna directamente o un “tren” de impulsos generados por algún dispositivo de control.
Los diferentes métodos de disparo pueden resumirse en los siguientes, siempre tomando como referencia el terminal T1:
a)Terminal T2 positivo: Tensión de disparo de puerta positiva que provoca una corriente entrante por ese terminal, cuyo sentido se va a considerar positivo.
b)Terminal T2 positivo: Tensión de disparo de puerta negativa, corriente de puerta negativa.
c)Terminal T2 negativo: Tensión de disparo de puerta positiva, corriente de puerta positiva.
d)Terminal T2 negativo: Tensión de disparo de puerta negativa, corriente de puerta negativa.
A pesar de que bajo un punto de vista teórico las cuatro posibilidades expuestas serían admisibles, sin embargo se consigue la mejor sensibilidad del triac con las formas de dispara a) y d). Con la indicada con b) la sensibilidad es menor y mucho menor si se emplea el método c). Esta última forma de disparo no deberá ser utilizada y si por cualquier circunstancia del diseño se precisa, será necesario buscar algún tipo de triac especialmente seleccionado para ello.
La diferencia más importante que se encuentra entre el funcionamiento de un triac y el de dos tiristores es que en este último caso cada uno de los dispositivos conducirá durante medio ciclo si se le dispara adecuadamente, bloqueándose cuando la corriente cambia de polaridad, dando como resultado una conducción completa de la corriente alterna. El triac, sin embargo, se bloquea durante el breve instante en que la corriente de carga pasa por el valor cero, hasta que alcanza el valor mínimo de tensión entre T2 y T1, para volver de nuevo a conducir, suponiendo que la excitación de la puerta sea la adecuada.
Esto implica la pérdida de un pequeño ángulo de conducción, que el caso de cargas resistivas, en la que la corriente está en fase con la tensión, no supone ningún problema. En el caso de cargas reactivas se debe tener en cuenta, en el diseño del circuito, que en el momento en que la corriente para por cero no coincide con la misma situación de la tensión aplicada, apareciendo en estos momentos unos impulsos de tensión entre los dos terminales.
Aplicaciones
La versatilidad del triac y la simplicidad de su uso le hace ideal para una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas.
Una de ellas es su utilización como interruptor estático, ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el triac siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobretensiones derivados de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento.
Disparo por continua y alterna
Existen un gran número de posibilidades para realizar en la práctica el disparo de un triac, pudiéndose elegir aquella que resulte más adecuada para la aplicación concreta de que se trate. Se pueden resumir en dos variantes básicas:
•Disparo por corriente continua
•Disparo pro corriente alterna
En el primer caso la tensión de disparo proviene de una fuente de tensión continua aplicada al triac a través de una resistencia limitadora de la corriente de puerta. Es necesario disponer de un elemento interruptor en serie con la corriente de disparo, encargado de la función de control, que puede ser un simple interruptor mecánico o un transistor trabajando en conmutación.
El sistema de disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.
Un componente muy utilizado para la realizar el disparo de un triac es denominado Diac (del inglés, Diode AC).
Este dispositivo está formado por una estructura interna parecida a la del triac, pero sin electrodo de puerta con lo que el único mecanismo de entrada en conducción que se puede aplicársele es la tensión entre sus terminales, la que una vez superado el punto de disparo o “cebado” cae a un valor bajo o de mantenimiento. Se le emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que sólo se aplica tensión a la carga durante una fracción del ciclo de la alterna. Estos sistemas se utilizan para control de iluminación con intensidad variable, calefacción eléctrica con regulación de temperatura y algunos controles de velocidad de motores.
La forma más simple de realizar estos controles es empleando el circuito representado en la figura, en el que la resistencia variable RD carga el condensador CD hasta que se alcanza la tensión de disparo del diac D, produciéndose a través de él la descarga de CD cuya corriente alcanza la puerta del triac y le pone un conducción. Este mecanismo se produce una vez en el semiciclo positivo y otra en el negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor RD variando como consecuencia el tiempo de conducción del triac y, por lo tanto, el valor de la tensión media aplicada a la carga, obteniéndose un simple pero eficaz control de potencia.
La palabra triac es una abreviatura de su nombre en inglés (Triode AC) o triodo de corriente alterna, al disponer de tres electrones para su funcionamiento.
Estructura
Su estructura interna está compuesta por dos sistemas interruptores, uno p-n-p-n y otro n-p-n-p, unidos en paralelo, siendo cada uno de ellos similar a un tiristor. Por la tanto, se asemeja en cierto modo a la disposición que se formaría conectando dos tiristores en paralelo.
En el dibujo de la estructura se pueden observar los dos electrodos principales, T1 y T2, que en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo al trabajar con el doble de polaridad de tensión alterna. Bajo el terminal T2 y conectado al mismo, se encuentran dos regiones, una p y otra n, y al descender hacia el terminal T1 aparece una región n, otra p y una n final unida eléctricamente a la última p mediante la conexión de T1.
A la izquierda aparece otra región n para el contacto de la “puerta” de disparo del dispositivo. El terminal T1 es el que se toma como referencia para la medida de las tensiones y corrientes de los terminales T2 y de “puerta”.
Curvas características
Las curvas características son similares a las del tiristor cuando éste trabaja con polarización directa, pero se extienden a la zona en que tanto la corriente como la tensión son negativas, con una forma similar, aunque opuesta, a las primeras. En las curvas se observan la máxima tensión que puede soportar el componente sin entran en conducción, con lo que queda automáticamente delimitada la máxima tensión alterna pico a pico que puede ser controlada.
Disparo
El disparo del triac se realiza aplicando una corriente al electrodo denominado “puerta”, existiendo una amplia gama de posibilidades para seleccionar la forma de disparo deseada. En efecto, éste puede conseguirse aplicando una corriente continua, una corriente pulsante procedente de un rectificador, una alterna directamente o un “tren” de impulsos generados por algún dispositivo de control.
Los diferentes métodos de disparo pueden resumirse en los siguientes, siempre tomando como referencia el terminal T1:
a)Terminal T2 positivo: Tensión de disparo de puerta positiva que provoca una corriente entrante por ese terminal, cuyo sentido se va a considerar positivo.
b)Terminal T2 positivo: Tensión de disparo de puerta negativa, corriente de puerta negativa.
c)Terminal T2 negativo: Tensión de disparo de puerta positiva, corriente de puerta positiva.
d)Terminal T2 negativo: Tensión de disparo de puerta negativa, corriente de puerta negativa.
A pesar de que bajo un punto de vista teórico las cuatro posibilidades expuestas serían admisibles, sin embargo se consigue la mejor sensibilidad del triac con las formas de dispara a) y d). Con la indicada con b) la sensibilidad es menor y mucho menor si se emplea el método c). Esta última forma de disparo no deberá ser utilizada y si por cualquier circunstancia del diseño se precisa, será necesario buscar algún tipo de triac especialmente seleccionado para ello.
La diferencia más importante que se encuentra entre el funcionamiento de un triac y el de dos tiristores es que en este último caso cada uno de los dispositivos conducirá durante medio ciclo si se le dispara adecuadamente, bloqueándose cuando la corriente cambia de polaridad, dando como resultado una conducción completa de la corriente alterna. El triac, sin embargo, se bloquea durante el breve instante en que la corriente de carga pasa por el valor cero, hasta que alcanza el valor mínimo de tensión entre T2 y T1, para volver de nuevo a conducir, suponiendo que la excitación de la puerta sea la adecuada.
Esto implica la pérdida de un pequeño ángulo de conducción, que el caso de cargas resistivas, en la que la corriente está en fase con la tensión, no supone ningún problema. En el caso de cargas reactivas se debe tener en cuenta, en el diseño del circuito, que en el momento en que la corriente para por cero no coincide con la misma situación de la tensión aplicada, apareciendo en estos momentos unos impulsos de tensión entre los dos terminales.
Aplicaciones
La versatilidad del triac y la simplicidad de su uso le hace ideal para una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas.
Una de ellas es su utilización como interruptor estático, ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el triac siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobretensiones derivados de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento.
Disparo por continua y alterna
Existen un gran número de posibilidades para realizar en la práctica el disparo de un triac, pudiéndose elegir aquella que resulte más adecuada para la aplicación concreta de que se trate. Se pueden resumir en dos variantes básicas:
•Disparo por corriente continua
•Disparo pro corriente alterna
En el primer caso la tensión de disparo proviene de una fuente de tensión continua aplicada al triac a través de una resistencia limitadora de la corriente de puerta. Es necesario disponer de un elemento interruptor en serie con la corriente de disparo, encargado de la función de control, que puede ser un simple interruptor mecánico o un transistor trabajando en conmutación.
El sistema de disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.
Un componente muy utilizado para la realizar el disparo de un triac es denominado Diac (del inglés, Diode AC).
Este dispositivo está formado por una estructura interna parecida a la del triac, pero sin electrodo de puerta con lo que el único mecanismo de entrada en conducción que se puede aplicársele es la tensión entre sus terminales, la que una vez superado el punto de disparo o “cebado” cae a un valor bajo o de mantenimiento. Se le emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que sólo se aplica tensión a la carga durante una fracción del ciclo de la alterna. Estos sistemas se utilizan para control de iluminación con intensidad variable, calefacción eléctrica con regulación de temperatura y algunos controles de velocidad de motores.
La forma más simple de realizar estos controles es empleando el circuito representado en la figura, en el que la resistencia variable RD carga el condensador CD hasta que se alcanza la tensión de disparo del diac D, produciéndose a través de él la descarga de CD cuya corriente alcanza la puerta del triac y le pone un conducción. Este mecanismo se produce una vez en el semiciclo positivo y otra en el negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor RD variando como consecuencia el tiempo de conducción del triac y, por lo tanto, el valor de la tensión media aplicada a la carga, obteniéndose un simple pero eficaz control de potencia.