tiristor

Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas, construido a partir de silicio tipo P y tipo N alternos, que actúa como un interruptor electrónico controlado. A diferencia de un diodo simple, tiene tres terminales: ánodo, cátodo y puerta (gate). Cuando se aplica una pequeña corriente a la puerta, el tiristor conduce fuertemente entre el ánodo y el cátodo. La característica clave es el enclavamiento (latching): una vez disparado, permanece en conducción incluso después de que la señal de la puerta se detiene, hasta que la corriente principal cae por debajo de un umbral de mantenimiento o la tensión de alimentación se invierte.

El tipo más común es el rectificador controlado de silicio (SCR), que conduce en una sola dirección (como un diodo) y se dispara con una corriente de puerta positiva. Los triacs, por el contrario, conducen en ambas direcciones y se disparan con cualquier polaridad de puerta, lo que los hace ideales para circuitos de CA. Los tiristores de desconexión por puerta (GTOs) y los tiristores conmutados por puerta integrados (IGCTs) añaden la capacidad de desconectarse aplicando una corriente de puerta inversa, aunque esto requiere una circuitería de control más compleja.

El comportamiento de enclavamiento significa que un tiristor solo necesita un breve pulso para encenderse, después de lo cual se mantiene. Por eso los tiristores sobresalen en la conmutación de alta potencia: una señal débil (miliamperios) puede controlar una corriente masiva (cientos de amperios) con una pérdida de potencia mínima en el propio circuito de puerta. Una vez disparado, la caída de tensión a través del tiristor en conducción es típicamente de 1 a 2 voltios, mucho menor que la de un interruptor resistivo.

Los tiristores aparecen en todas partes en el control de CA de alta potencia: accionamientos de motores industriales, calentadores con control de ángulo de fase, rectificadores de soldadura y transmisión de CC de alta tensión. En circuitos de CC, se debe diseñar la topología del circuito para permitir que la corriente caiga por debajo del umbral de mantenimiento para que el dispositivo pueda apagarse, ya que la puerta no puede forzar su apagado. La sobrecorriente, la sobretensión dv/dt (aumento repentino de la tensión) y una gestión térmica deficiente son los principales modos de fallo; la mayoría de los tiristores se montan en disipadores de calor y se protegen con redes RC para controlar los transitorios de conmutación.

El nombre proviene de la palabra griega para puerta (thyra) combinada con el sufijo de resistor-transistor. Los tiristores surgieron a finales de la década de 1950 a medida que la tecnología del silicio maduraba, reemplazando los tubos de arco de mercurio y los grupos motor-generador para el control de potencia de CA. Siguen siendo el caballo de batalla de la electrónica de potencia industrial, aunque los MOSFET y los IGBT han capturado muchas aplicaciones de menor potencia y conmutación más rápida.