Semiconductores: Diodos, Transistores, Tiristores y Convertidores

Diodos

Un diodo es una conexión PN, muy común en los semiconductores. Estos semiconductores no son conductores hasta que se alcanza una condición, que en el caso de los diodos es la energía de activación. Hasta que el diodo no recibe esta energía, no dejará pasar la tensión.

En los diodos, la energía de activación depende del fabricante y su potencia está comprendida entre 0,2 y 0,7 V.

Polarización de diodos

En esta gráfica también podemos observar que el diodo tiene un doble uso dependiendo de cómo se le aplique la tensión. En el caso de ser una polarización directa (positivo en el ánodo y negativo en el cátodo), este nos funcionará como un diodo rectificador. Pero en el caso de hacer una polarización inversa (negativo en el ánodo y positivo en el cátodo), este nos mantendrá una tensión constante y actuará como estabilizador de tensión.

Transistores

Un transistor es un semiconductor que puede ser NPN o PNP. Según el tipo de transistor, funciona de una manera u otra. En el transistor NPN, la corriente de salida fluye desde el colector al emisor, y en el PNP fluye desde el emisor al colector.

Funcionamiento de los transistores

Su funcionamiento es que hasta que no llegue una corriente hasta la base, no dejará pasar la corriente que se encuentra en el emisor y en el colector, dependiendo del tipo de transistor.

Estados de un transistor

Un transistor tiene 3 estados:

• En corte: cuando no hay corriente en la base, porque no deja pasar la corriente en el emisor y el colector.
• En activa: cuando deja pasar la corriente, pero esta corriente es una corriente variable.
• En saturación: cuando deja pasar la corriente máxima posible.

Tiristores

Un tiristor es un semiconductor de potencia cuya composición es con unión PNPN y tiene un interruptor. Su funcionamiento es mediante conmutación: o conduce o no conduce. Puede controlar grandes intensidades. Para que este funcione, la tensión que pase entre el ánodo y el cátodo debe llegar a la tensión de disparo, la cual es muy alta. Si no, no conduce. Una vez que rompe esta tensión de disparo, disminuirá su tensión y aumentará su intensidad. Pero comúnmente se le mete una intensidad por el interruptor, ya que mediante esta intensidad necesitaremos menor tensión para que este deje conducir. Todo esto hablando en polarización directa.

Polarización inversa de tiristores

En el caso de hablar de polarización inversa, este no funciona igual a menos que se le ponga una tensión muy grande hasta llegar a la ruptura inversa, por lo que pasará toda la intensidad y romperemos el tiristor.

Triacs

Un triac es un elemento igual que el tiristor, pero este conduce en doble sentido (es decir, en alterna en + y -). Se utiliza sobre todo en motores, dimmers, etc. Normalmente cojea en alguno de los sentidos y para ello se le pone un DIAC para compensarlo. Necesita filtros por su conmutación tan rápida.

Convertidores

Los convertidores se emplean para cambiar un valor de tensión en la salida y conseguir que esta no se vea afectada por los cambios y conseguir una onda medianamente senoidal.

Tipos de convertidores

Hay 3 tipos de convertidores, empezando por el buck o reductor:

Convertidor Buck

Este genera una tensión media de salida inferior a la de entrada, por lo que para saber cuál es esta tensión se calcula mediante su ciclo de trabajo, es decir, el ciclo de trabajo por la tensión de entrada Vd·D, siendo D = Ton/T.

Reguladores Buck

En los reguladores Buck tendremos en cuenta dos cosas: la primera es el tema de que hay dos tipos, continua y discontinua. Cuando es continuo, el inductor no se descarga completamente y comenzará otra vez el ciclo cuando este parcialmente descargado.