Libro de electronica de potencia s

ELECTRONICA DE POTENCIA
1
INDICE
Introducción……………………………………………………………………………………….1
Diodo de potencia…………………………………………………………………....................2
Semiconductores………………………………………………………………….....................2
Estructura de semiconductores………………………………………………….....................2
Banda de valencia o capa exterior……………………………………………………………..3
Diodos semiconductores de potencia………………………………………………………….3
Funcionamiento del diodo……………………………………………………………………….4
Polarización directa………………………………………………………………………….......5
Polarización inversa……………………………………………………………………………..5
Barrera de potencial….......................................................................................................6
Curva de operación del diodo semiconductor………………………………………………...6
Configuración del circuito con fuente de alimentación en cd……………….......................7
Alimentación con fuente de voltaje alterno monofásica para rectificar el voltaje en cd…9
Circuito rectificador de media onda monofásico……………………………………………..9
Circuito rectificador de onda completa con derivación central del transformador
monofásico………………………………………………………………………………………10
Circuito puente rectificador de diodos para onda completa………………………………..11
Puente de Graetz o conexión en
puente……………………………………….……………………………………………………12
Circuitos con tensión alterna trifásica Para rectificar tensión directa de ½ de
onda……………………………………………………………………………………………….12
Rectificador trifásico de onda completa…………….…………………………………………14
Glosario……………………………………………………………………………………………15
Cuestionario………………………………………………………………………………………16
Evaluacion………………………………………………………………………………………...17
Bibliografía………………………………………………………………………………………..18

2
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de electrónica de potencia consta de 4 unidades en las cuales se tratan temas
verdaderamente claros, con el fin de que los alumnos que cursan los estudios a nivel bachiller y
que se entroncan con las áreas tecnológicas, se les facilite comprender los principios básicos de
cada uno de los dispositivos electrónicos, para aplicarlos en el campo de control de sistemas de
procesos industriales.
Este trabajo se inicia explicando los elementos semiconductores que dan cavidad a una gama de
diferentes dispositivos electrónicos que durante en el trayecto se conocerán sus características
físicas y técnicas para su funcionamiento adecuado, para incorporarlos a los microprocesadores y
a la microelectrónica que han facilitado al desarrollo de la tecnología, como la robótica.
La unidad uno se inicia con el diodo de potencia para conocer y comprender la estructura,
simbología, curvas características, realización de circuitos rectificadores para su funcionamiento y
aplicación.
La unidad dos que trata sobre el transistor de unión bipolar (BJT) y la unidad tres sobre la familia
de tiristores como el (SCR), rectificador controlado de silicio, aplicándose a estos los mismos
conceptos tratados en el diodo de potencia.
También se elaboró un cuestionario, una evaluación y un glosario por cada unidad para que el
alumno reafirme el aprendizaje adquirido.
Espero que este libro sirva en alguna ocasión al lector que esté interesado por aprender
los dispositivos semiconductores que tanta aplicación tienen en el campo del desarrollo de
la electrónica.

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DIODO DE POTENCIA
SEMICONDUCTORES
Son materiales con propiedades que varían entre los conductores y los aislantes, una de sus
propiedades más importantes es su resistividad, que cambian con la temperatura y con su grado
de pureza.
Un semiconductor con un buen grado de pureza, a bajas temperaturas la resistencia aumenta y
tiende a quedar entre los aislantes. Si la temperatura aumenta la resistividad disminuye y tiende
hacia la de los conductores.
Los materiales semiconductores como el silicio y germanio son los más empleados para los
dispositivos electrónicos; conocidos con el nombre de diodos, transistores, tiristores, y circuitos
integrados lineales, de estos se presenta una amplia variedad de formas, tamaños y
características para su aplicación.
Un semiconductor que en su estado natural y a temperatura en ambiente normal, no es un buen
conductor ni un buen aislador de la electricidad, y su resistencia tiende a disminuir al aumentar la
temperatura y en su última orbita tienen 4 electrones.
ESTRUCTURADE SEMICONDUCTORES
Para comprender el funcionamiento de los semiconductores, del silicio y germanio es necesario
algún conocimiento de la teoría atómica y de la estructura de los materiales. Dichos átomos difieren
en que el silicio tiene 14 protones en su núcleo y el germanio 32, y tanto el silicio como el
germanio, tienen 4 electrones de valencia en su la última órbita.
La valencia de un átomo es el número de electrones en su capa exterior o en su última órbita, las
figuras siguientes muestran la estructura atómica del átomo del silicio y para el átomo de germanio.

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BANDA DE VALENCIA O CAPA EXTERIOR
En un átomo, las orbitas se agrupan en bandas energéticas, conocidas como capas, un átomo
tiene un número fijo de capas, cada capa tiene un número máximo de electrones en niveles
energéticos permisibles.
Los electrones que giran en la capa exterior se conocen como electrones de valencia, al pasar el
electrón de la banda de valencia a la banda de conducción queda el hueco y se provoca una
corriente de electrones y una corriente de huecos; a los huecos se les asigna el signo (+).

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Aunque todos los electrones tienen la misma carga negativa, no todos poseen el mismo nivel de
energía; los electrones que giran cerca del núcleo tienen menos energía que los de órbitas más
alejadas, mientras más alejadas del núcleo estén las órbitas electrónicas mayor será la energía
que contienen.
Si se agrega suficiente energía a un electrón de valencia, se puede sacarlo de su órbita, de modo
que el electrón se libera de su átomo.
DIODOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
Dispositivos semiconductores de estado sólido de potencia con 2 terminales ánodo y cátodo que
conduce la corriente en un solo sentido y está constituido de materiales semiconductores de tipo P
y tipo N, los dos combinados en una sola unidad PN; como se muestra la figura siguiente, la
sección donde los 2 tipos de materiales se unen se conoce como unión o juntura.
Del símbolo del diodo, la punta de la flecha indica la sección P y señala en sentido del flujo de la
corriente. Existen varios diodos de forma específica para manejar las demandas de alta potencia y
alta temperatura de algunas aplicaciones.
El uso más frecuente de los diodos de potencia se da en el proceso de rectificación, donde señales
de corriente alterna (con valor promedio cero) se convierte a otras que tienen un nivel promedio de
cd, para esta actividad a los diodos se les menciona normalmente como rectificadores.
La mayoría de los diodos d potencia se construyen con silicio, debido a sus grados de alta
corriente, temperatura y voltaje inverso pico (PIV). Las demandas de alta corriente requieren que el
área de la unión sea grande para asegurar que haya una resistencia directa baja del diodo. Si la
resistencia directa fuera muy grande las perdidas I2R serían excesivas.
La capacidad de corriente de los diodos de potencia pueden incrementarse poniendo dos o más en
paralelo, y el valor PIV puede aumentarse poniendo los diodos en serie.
FUNCIONAMIENTO DEL DIODO

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Funciona actuando como una compuerta, la cual permite que la corriente fluya en un solo sentido.
La polarización del voltaje aplicado en un diodo determi na en todo caso si atreves del diodo fluirá o
no corriente.
Las dos polaridades de un voltaje aplicado se conocen como polarización directa y polarización
inversa.
POLARIZACIÓN DIRECTA
Un diodo esta en polarización directa cuando la terminal positiva de la batería se conecta a su
ánodo y la terminal negativa a su cátodo.
La polarización directa es la condición que permite una corriente a través de la unión PN, es decir
la corriente fluirá en el circuito de mas (+) a menos (-).
POLARIZACIÓN INVERSA
Se polariza en inversa cuando su ánodo se conecta a la terminal negativa de la batería y su cátodo
a la terminal positiva, la corriente fluirá en el circuito de mas (+) a menos (-).

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BARRERA DE POTENCIAL
El voltaje o diferencia de potencial que se genera entre las dos secciones P y N impide toda
interacción de los electrones y huecos en la unión del dispositivo, a este voltaje se le llama barrera
de potencial. La barrera de potencial para el silicio es de 0.7 V y para el germanio 0.3 V.

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VA DE OPERACIÓN DEL DIODO SEMICONDUCTOR
La curva de operación del diodo de material tipo P y tipo N muestra como varia la corriente de un
diodo de acuerdo con la magnitud y tipo de polarización aplicada, “Polarización directa o
polarización inversa”. Cuando se aplica una polarización inversa, se obtiene un flujo pequeño de
corriente inversa, la cual solo aumenta de modo despreciable al incrementarse el voltaje de
polarización, y sin embargo la pequeña parte de la curva que empieza con la polarización cero, es
no lineal, como se observa en la figura siguiente: La característica V, I del diodo se expresa
matemáticamente con la ecuación de Schokley, que está dada por:
lD = lS (eVD/nVT -1)
Donde:
ID= corriente a través del diodo
VD = voltaje del diodo (polarización directa),
I S = corriente de fuga o corriente de saturación inversa (rango entre 10-6 y 10-15 A)

9
n = constante empírica conocida como coeficiente de emisión o factor de idealidad (valor de 1 para
el germanio y 2 para el silicio).
VT = constante llamada voltaje térmico y está dada por:
VT = kT / q = 25.8 mV
CONFIGURACIÓN DEL CIRCUITO CON FUENTEDE ALIMENTACIÓN EN CD
La fuente de alimentación de c d tiene como objetivo establecer una corriente a través del circuito
en serie de acuerdo con el sentido de las manecillas del reloj. El hecho de que esta corriente y la
dirección de conducción definida del diodo sean semejantes, indica que el diodo está en estado de
encendido y que se establece la conducción, de acuerdo a la figura siguiente:
Un diodo está en estado de “ENCENDIDO” si la corriente de la fuente aplicada, su dirección
concuerda con la flecha del símbolo del diodo, y Vds = 0.7 para el silicio y Vdg = 0.3 volts para el
germanio. Al aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff al circuito en serie, figura anterior dará por
resultado:
E - VD - VR = 0
E= VD + VR
VR= E – VD
Si
ID=IR
IR = VR/R Ley de Ohm

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Ejemplo 1.- Para la configuración del diodo en serie de la figura siguiente, determinar: VD, VR y ID
Solución
VD= 0.7V
E= VD + VR
VR= E – VD = 8V – 0.7V = 7.3V
Si ID = IR
IR = VR/R =7.3V/2.2 K ohms = 3.32 mA
Ejemplo 2.- Para la configuración del ejemplo anterior determinar los mismos parámetros, con el
diodo inverso.
Solución
En este caso la dirección de la corriente resulta opuesta a la flecha en el símbolo del diodo
y equivale que el circuito está abierto.
Debido al circuito abierto nos queda:
ID = IR = 0 Amp
VR = IRR
VR = 0 R = 0 V
v D = E –VR
VD =8V – 0V = 8

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ALIMENTACIÓN CON FUENTE DE VOLTAJE ALTERNO MONOFÁSICA PARA
RECTIFICAR EN VOLTAJE DIRECTO
Circuito rectificador de media onda monofásico
Vo =
𝑽𝒑
𝝅
1
𝑉𝑒𝑓 =
𝑉𝑝
√2
------2
𝑉𝑝 = √2𝑉𝑒𝑓----3
𝑆𝑢𝑠𝑡. 3 en 1
𝑉𝑜 =
√2Vef
𝜋
𝑉𝑜 = 0.45Vef … 4
En un retificador de media onda, solamente pasará un semiciclo hacia la carga, osea que cuando
la corriente alterna de la fuente ataca con el semiciclo positivo el ánodo del diodo, éste se
comporto como un interruptor cerrado y deja pasar este semiciclo, pero cuando la corriente alterna
ataca al ánodo con el semiciclo negativo,el diodi se comporta como un interruptor abierto, y evita
cualquier flujo de corriente hacia la carga por lo que este montaje con un solo diodo solamnete
dejará pasar un semiciclo (el positivo) y por eso decimos que es un rectificador de media onda.
Circuito rectificador de onda completa

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𝑽𝒐 =
𝟐𝑽𝒑
𝝅
… … …… . . (𝟏)
𝑽𝑷 = √𝟐𝑿 𝑽𝑬𝒇…… . (𝟐)
𝑺𝑼𝑺𝑻𝑰𝑻𝑼𝒀𝑬𝑵𝑫𝑶 𝟐 𝑬𝑵 𝟏
𝑽𝒐 =
√𝟐 𝑿 𝑽𝑬𝒇
𝝅
𝑽𝒐 =
Por la forma en que está armado el transformador en el secundario se presenta el efecto de un
defasamiento entre las dos líneas extremas referidas a la derivación central.
Si la alimentación se estuviese presentando con la variación representada en el diagrama ocurre
que el diodo D1 se polariza inversamente, con lo que se va a obtener la carga el voltaje y la
corriente del medio ciclo positivo que circuló a través del diodo D1.
Cuando varía la alimentación ocurre que el diodo D1 se polariza inversamente y el diodo D2 se
polariza directamente obteniéndose en la carga el voltaje y la corriente del semiciclo.
Circuito puente rectificador de diodos para onda completa
Para el funcionamiento del rectificador puente supongamos que en el primer semiperiodo el borne
superior del secundario del transformador es positivo con respecto al borne inferior. La corriente
sale de este borne y se encamina a través del diodo CR4, que le permite el paso, hacia la
resistencia de carga, este es el camino que puede seguir la corriente puesto que CR1 y CR3 le
bloquean el paso después de atravesar la resistencia de carga la corriente se encamina hacia el
ánodo de CR2 que, al igual que CR4, le permite el paso. A su salida llega al borne inferior del
secundario del transformador.

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En el siguiente semiperiodo, el borne inferior es positivo con respecto al borne superior; la
corriente, sale por tanto del borne inferior, se encamina hacia la resistencia de carga a través del
diodo CR3 que es el único que le permite el paso, puesto CR2 y CR4 están con respecto a ella en
oposición. Observe que el sentido con la corriente de este segundo semiperiodo atraviesa la
resistencia de carga coincide con el sentido con que la a travesaba la corriente del primer
semiperiodo, por otro lado por la resistencia de carga circula una corriente continua pulsante.
Después de haber atravesado la resistencia de carga, la corriente del segundo semiperiodo se
encamina a través del CR1 hacia el borne superior, que el que en estos momentos es negativo con
respecto al inferior.
En sucesivos periodos se repite el ciclo descrito.
El rectificador puente de diodos es también conocido por la denominación de puente de
Graetz.
Puente de Graetz o conexión en puente
Un circuito rectificador en puente para corriente alterna monofásica tiene 4 rectificadores, o un
número múltiplo de 4. En cada dirección de la corriente se encuentra siempre la mitad de los
rectificadores existentes, en serie, en el caso más simple, con 4 rectificadores en total, se tienen 2
rectificadores en serie. Así, por conjunto rectificador, a las terminales de alimentación se les puede
aplicar una tensión igual a la tensión nominal del rectificador individual. Cuando la tensión de
alimentación es superior a la mitad de la tensión de bloqueo del rectificador utilizado, el número de
elementos rectificadores en las conexiones con derivación central y en puente es lo mismo,
independiente del tipo de carga.

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Circuitos con tensión alterna trifásica para rectificar tensión directa de media onda
Para rectificar la corriente de tensión alterna trifásica, consiste en colocar en cada una de
las fases, un elemento rectificador, y luego unir los cátodos de todos los elementos rectificadores
en uno de los bornes de la carga, en el positivo, el otro borne negativo de la resistencia de carga
se conecta en la conexión de los tres bobinados donde forma la estrella, como se aprecia en la
figura 31 (ello motivado por la imposibilidad de conectar el borne negativo de la resistencia de
carga a uno solo de los bobinados, puesto que con ello solo tendríamos un simple y sencillo
rectificador monofásico) el rectificador trifásico de media onda solo puede ser alimentado por
transformadores cuyo secundario posea punto neutro, es decir este conectado en estrella o en zig-
zag.
La figura 31, muestra el uso de una conversión delta-estrella con primario de alta tensión y
secundario de baja tensión, usando rectificación de media onda a semiconductores, el primero es
un triángulo para suprimir las armónicas. El neutro del secundario esta puesto a tierra por la misma
razón. La corriente de CC tiene siempre el mismo sentido en cada devanado del secundario lo que
provoca una corriente de debido a la magnetización excitación excesivamente elevada debido a la
magnetización que produce la CC en el núcleo de hierro. El efecto resultante es un sobre
calentamiento de los transformadores
(estos junto con las desventajas de un contenido mayor de rizado y una relación menor entre la
tensión de CC y la tensión eficaz de CA aconseja el uso de la rectificación hexafásica, a pesar de
que el factor de utilización del transformador sea algo inferior.)

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𝑽𝒐
𝑽𝒆𝒇
=
𝒏√𝟐
𝝅
(𝒔𝒊𝒏
𝟏𝟖𝟎
𝒏
)
𝑽𝒐 = 𝑽𝒆𝒇
𝒏√ 𝟐
𝝅
( 𝐬𝐢𝐧
𝟏𝟖𝟎
𝒏
)
𝑽𝒐 = 𝑽𝒆𝒇
𝟑√ 𝟐
𝝅
𝑽𝒐 =
𝑽𝒆𝒇 =
𝟑√ 𝟐
𝝅
(𝐬𝐢𝐧
𝟏𝟖𝟎
𝟑
) ( 𝐬𝐢𝐧 𝟔𝟎)
𝑽𝒐 = 𝟏. 𝟏𝟕 𝑽𝒆𝒇
Rectificador trifásico de onda completa
Para el rectificador trifásico de onda completa, en cada una de las terminales de salida de los
devanados secundarios del transformador va conectado al cátodo y al ánodo de dos elementos
rectificadores como se muestra en la figura 32, de esta forma cuando esta terminal de salida es
positivo lo recibe del elemento cuyo cátodo tiene igualmente conectado.

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𝑽𝒐 =
𝟑𝑽𝒑
𝝅
…… … . (𝟏)
𝑽𝒑 = 𝑽𝒆𝒇 √𝟐 … . (𝟐)
SUSTITUCION DE 2 EN 1
𝑽𝒐 =
𝟑𝑽𝒆𝒇√ 𝟐
𝝅
𝑽𝒐 = 𝟏. 𝟑𝟓𝑽𝒆𝒇

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GLOSARIO
Amplificador Dispositivo electrónico usado en un circuito
Para reforzar o aumentar una señal de entrada.
Borne Dispositivo fijado al extremo de un alambre o cable
O un aparato, para hacer conexiones.
Frecuencia Núm. de ciclos de una corriente alterna por segundo.
Primario Nombre a signado a la bobina de un transformador
Donde se recibe la alimentación de una fuente eléctrica.
Relevador Interruptor operado mediante electromagnetismo.
Secundario Nombre asignado a la bobina de un transformador
Donde se tiene conectada la carga.
Termopar Dispositivo que consiste en dos tipos diferentes de
Metales unidos por un extremo la juntura se calienta,
Se produce un a través de los extremos externos de los
Metales.
Tierra Conexión eléctrica entre un circuito y tierra, o entre
un circuito o algún objeto de metal que toma el lugar de esta.
Transformador Dispositivo que transfiere energía de una bobina a otra por
medio de la inducción electromagnética.

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CUESTIONARIO
1.- Para la construcción del rectificador puente con transformador se debe utilizar: ( )
a) Polaridad positiva
b) Polaridad negativa
c) Los dos casos
d) Ninguno de los dos casos
2.- De la pregunta anterior el voltaje medio es: ( )
a) 0.318 Vmax.
b) .0633 Vmax.
c) 0.450 Vef.
d) .900 Vef.
3.- ¿Cómo conducen los rectificadores en el puente mixto? ( )
a) La mitad de los rectificadores son controlables y la otra mitad no.
b) Conducen primero una pereja de diodos y después la pareja de tiristores.
c) Conducen primero la pareja de tiristores y después la pareja de diodos.
d) Ninguno de los incisos son ciertos.
4.- En el puente de Graetz en cada dirección de la corriente se encuentran simpre la mitad de los
rectificadores en: ( )
a) Serie
b) Paralelo
c) Mixto
d) Ninguno de los tres casos
5.- La técnica para la amplificación de corrientes directas y alternas de relativamente bajas
frecuencias es el amplificador muestreador: ( )
a) Graetz
b) Chopper
c) Thevenin
d) Ninguno de los tres

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EVALUACIÓN
1.- Con base en un esquema del puente de diodos que usted
represente,explique su funcionamiento.
2.- Explique que entiende por voltaje máximo o pico y voltaje eficaz.
3.- Explique que es el voltaje medio.
4.- Del punto 2 y 3 escribalas fórmulas matemáticas.
5.- Escribalos distintos tipos de montaje de circuitos rectificadores.

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BIBLIOGRAFIA
Electrónica
J. M. Calvert
M. A. H. Mc Causland
Editorial Limusa
Instrumentación
Electrónica moderna y técnica de medición
William D. Cooper
Albert D. Helfrick
Aplicaciones del diodo
Editorial Marcombo

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TRANSISTOR DE UNION BIPOLAR (BJT)
Esta formado de 3 capas de tipo PNP y tipo NPN, llamados con frecuencia bipolares, el término
bipolar se refiere al uso de huecos y electrones, como portadores en la estructura del transistor.
Los transistores sos dispositivos de materiales semiconductores que pueden emplearse para
controlar corrinete o amplificar un voltaje o corrinete de entrada y como interruptor electrónico.
Los transistores se fabrican combinando materiales tipo P y tipo N, los materiales se disponen
como dos diodos conectados en oposición. Este arreglo forma tres capas llamadas colector, base y
emisor.
El emisor se representa por medio de una flecha que señala la dirección del flujo de huecos. Por
convención se acepta que el emisor inyecta portadores mayoritarios a la base de modo que un
emisor de tipo P se muestra con una flecha señalando hacia la base y un emisor de tipo N se
representa con la flecha alejándose de la base, para indicar que se inyectan con electrones.
CONFIGURACIONES BÁSICAS DE OPERACIÓN DE LOS TRANSISTORES
La estructura del transistor solo tiene 3 capas: con nombres de base, emisor y colector, para un
circuito de amplificación se necesitan dos bornes para la entrada y dos bornes para la salida,
cuatro bornes en total.
Cada uno de los tres bornes del transistor puede ser utilizado como bornes común para la entrada
y para la salida del circuito.
Se obtienen tres tipos de conexiones que son conocidos como: configuración de base común,
configuración de emisor común y configuración de colector común. Según cuál de los bornes
es el común para entrada y salida para el circuito.

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CONFIGURACIÓN DE BASE COMÚN
En la configuración del transistor la base es común tanto a la entrada como a la salida, a su vez se
encuentran en el potencial de tierra, como se muestra en la figura siguiente.
La flecha define la dirección de la corriente del emisor (flujo convencional) a través del dispositivo.
Todas las direcciones de corriente que aparecen en la configuración son las direcciones reales,
definidas por medio de la dirección del flujo convencional, nótese, en cada caso, que IE = IC + IB.
Obsérvese que las polaridades aplicadas (fuentes de alimentación) son tales que permiten
establecer una corriente en la dirección que se indica en cada rama. Es decir, se compara la
dirección de IE con la polaridad de VEB, para cada configuración y la dirección de IC con la polaridad
de VCB, en ambos casos la unión base emisor (BE) esta polarizada en directa, y que la unión base
colector (BC) lo está en inversa.

23
CONFIGURACIÓN DE EMISOR COMÚN
La configuración del emisor común es el que más aplicación tiene, hace referencia a las terminales
tanto de entrada como de salida, para los dos tipos de transistores VBE polariza en directa la unión
base emisor y VCB polariza en inversa la unión base colector.

24
CONFIGURACIÓN DEL COLECTORCOMÚN
La configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de acoplamiento de
impedancia debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida.
Para todos los propósitos prácticos, las características de salida para la configuración de colector
común son las mismas que para la configuración de emisor común.

25
PARÁMETROS EN CD DEL TRANSISTOR
Con el objeto de analizar el comportamiento del funcionamiento de los parámetros eléctricos,
considerar la configuración del transistor npn, en donde existen tres corrientes; lB, lE, lC, y tres
voltajes: VBE, VCB, y VCE.
Donde VBB polariza en directa a la unión base emisor y VCC polariza en inversa a la unión base
colector. Cuando la unión base emisor está polarizada en directa, se comporta como un diodo
polarizado en directa y tiene una caída de voltaje de VBE = 0.7 V
Las direcciones de corrientes convencionales en un transistor NPN se indican en la figura
siguiente, donde la flecha en el emisor señala en la dirección de la corriente convencional, la
corriente del emisor es la suma de las corrientes de colector y base.
lE = lC + lB.
lB es muy pequeña comparada con lE
o con lC.
Para el circuito base emisor se tiene:
El voltaje a través de RB es:
VBB = VRB + VBE
VRB = VBB – VBE ………1
Si VRB = lB RB
Sustituyendo en 1
IB RB = VBB – VBE
IB = VBB – VBE/RB
EL VOLTAJE EN EL COLECTORCON RESPECTO AL EMISOR PUESTO ATIERRA
ES:
VCC = VRC + VCE
VCE = VCC - VRC
Si VRC = lC RC
VCE = VCC – lCRC
El voltaje entre la base y el colector es:
VCB = VCE - VBE
Del subíndice sencillo y doble se tiene:

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VCE = VC - VE
Donde
VCE = voltaje del colector emisor
VC = voltaje del colector a tierra
VE = voltaje del emisor a tierra
Si VE = 0 Volts se tiene
VCE = VC
Además
VBE = VB - VE
Si VE = 0 Volts se tiene
VBE = VB
BETADE CD (βDC) Y ALFA DE CD (αDC).
La razón entre la corriente del colector lC y la corriente de la base lB es la beta o ganancia de
corriente de cd (βdc) del transistor.
Βdc = lC / lB
Los valores típicos de βcd varían
de 20 a 200 o puede ser más
grande.
La razón entre la corriente de
colector de colector y la corriente
del emisor del emisor lE es alfa de
cd (αcd = lC / lE.
Los valores típicos de αcd varían
de 0.95 a 0.99
Relación entre αcd y βcd
α cd = βcd / βcd + 1
βcd = α cd / 1 – α cd

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EJEMPLOS
1.- Determine lB, lC, lE, VCE, VCB y α cd en el circuito de la figura si se tienen los valores siguientes:
RB = 10 k Ω, RC = 100 Ω, VBB = 5 V, VCC = 10 V, βcd = 15
Solución
LB = VBB – VBE / RB = 5 V – 0.7 V / 10K Ω = 430 µA
LC = βcd LB = (150) (430µA) = 64.5 mA
α cd = βcd / βcd + 1 = 150 / 151 = 0.993
lE = lC / α cd = 64.5 mA / 0.993 = 64.95 mA
VCE = VCC - lCRC = 10 V – (64.5mA) (100Ω) = 10 V – 6.45 V = 3.55 V
VCB = VBE = 3.55 V – 0.7 V = 2.85 V
2.- Determine el voltaje VCB y la corriente lB para la configuración de base común de la figura
siguiente.
Solución
Aplicando la ley de voltaje de
Kirchhoff al circuito de entrada
da.
-VEE + LE RE + vBE = 0
LERR = VEE – VBE
LE = VEE – VBE / RE
Sustituyendo valores se
obtiene
LE = 4 V – 0.7 V / 1.2 KΩ = 2.75 mA
Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al circuito de salida da
-VCB + LR RC - VCC = 0
VCB = VCC - LC RC donde LC = LE
VCB = 10 V – (2.75 mA) (2.4 KΩ) = 3.4 V
LB = LC / β = 2.75 mA / 60 = 45.8 µA

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EJERCICIOS
1.- Determine IB, IC, IE VCE y VCB para la configuración de emisor común de la figura, si se tienen los
valores siguientes:
RB = 22 KΩ, RC = 220KΩ, VBB = 6 V, VCC = 9
V. β = 90
2.- Encuentre VCE, VBE, y VCB de la figura
anterior con valores de
RB = 3.9 KΩ, RC = 180Ω, VBB = 5V, VCC = 15
V y β = 50
3.-Determine vce, vbe y Vcb de la figura
siguiente si se tienen los valores de
RB = 27 KΩ, RC = 390 Ω, VBB = 3 V, VCC = 8
V, β =125

29
POLARIZACIÓN DE LA BASE O CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA.
Consiste en polarizar un circuito con transistores, sin necesidad de utilizar una fuente de
polarización de la base por separada. En los análisis hechos en el tema anterior sobre la
operación o funcionamiento de los transistores se utilizó una batería VBB, para polarizar la unión
base emisor, y otra VCC para polarizar la unión emisor colector. En esta ocasión se aplicara un
método donde se utilizara una sola fuente o batería VCC de polarización en transistores como se
observa en la figura siguiente: En el circuito de polarización fija las direcciones de corriente son las
reales, y los voltajes están definidos por la dotación estándar de doble subíndice. Para fines de
análisis la fuente debe ser Vcc de cd del circuito de polarización fija en las fuentes como se observa
el circuito con fuentes separadas para obtener una separación de los circuitos de entrada y salida.

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CIRCUITO DE POLARIZACIÓN BASE
En este circuito base-emisor se tiene la ecuación de voltaje de Kirchhoff
Vcc – IBRB - VBE = 0
IBRB = Vcc – VBE
IB = Vcc – VBE / RB
Tomando en cuenta que la corriente de base es la corriente a través de RB, y de acuerdo con la
ley de Ohm dicha corriente es el voltaje a través de RB dividido entre la resistencia RB. El voltaje a
través de RB es el voltaje Vcc aplicado en un extremo menos la caída a través de la unión base-
emisor VBE. Debido a que el voltaje Vcc y el voltaje base-emisor son constantes RB, Fija el nivel
de la corriente de base para el punto de operación.

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CIRCUITO COLECTOR- EMISOR
En la figura siguiente del circuito colecto-emisor se representa la dirección de la corriente Ic
indicada y la polaridad resultante a través de Rc. La magnitud de la corriente del colector está
directamente relacionada a IB por lo que se tiene:
Ic = βIb
La aplicación de la ley de voltaje de Kirchhoff en la dirección del sentido de las manecillas del reloj
alrededor del circuito cerrado, dará por resultado lo siguiente:
VCE + IcRc – Vcc = 0
VCE = Vcc – IcRc
Lo que establece que el voltaje a través del circuito colector-emisor de un transistor en la
configuración de polarización fija o polarización de la base es el voltaje de alimentación menos la
ciada a través de Rc:
EJEMPLOS
1.-Determinar la configuración de la polarización fija lo siguiente:
a) IB e Ic, b) VcE , c) VB Y Vc, d) VBC
β= 50

32
POLARIZACION DE LA BASE
Solución:
1) IB = Vcc – VBE / RB = 12V –
0.7V / 240 K Ω = 47.08 µA
Ic = βlB = (50)(47.08 µA = 2.35 ma
2) VCE = Vcc – Ic Rc
= 12V – (2.35mA)(2.2 KΩ) = 6.86V
3) VB = VBE = 0.7V
Vc = VcE = 6.83V
4) La utilización de la notación del subíndice sencillo y doble previa da por resultado.
VBC = VB – Vc = 0.7V –6.83V = -6.13V
El signo negativo indica que la unión tiene polarización inversa, como debe ser para la
amplificación linea
POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE VOLTAJE
La configuración de polarización por divisor de voltaje
resistivo que consta de R1 y R2 desarrollan un voltaje de
polarización de cd en la base del transistor punto A, donde se
forman dos caminos de la corriente hacia tierra, uno a través
de R2 y el otro a través de la unión base-emisor, como se
observa en la figura siguiente.

33
EXISTEN DOS MÉTODOS QUE PUEDEN APLICARSE PARA ANALIZAR LA
POLARIZACIÓN DEL DIVISOR DE VOLTAJE.
Método exacto que puede aplicarse en cualquier configuración de divisor de voltaje.
Método aproximado puede aplicarse a la mayoría de las situaciones y, por tanto, debe ser
examinado con el mismo interés que el método exacto.
ANÁLISIS DEL MÉTODO EXACTO
De la configuración anterior de polarización mediante divisor de voltaje, se representa la figura
siguiente, para el análisis en cd. Donde el punto de la terminal de la base lado izquierdo se tiene el
circuito con las resistencias R1 y R2 e paralelo.
De la figura anterior para determinar la Requiv alente Thevenin, la fuente de voltaje Vcc se reemplaza
por un corto circuito equivalente como se observa en la figura siguiente.

34
Req Tth = R1 X R2 / R1 + R2
Para obtener el Eth voltaje de base aplicamos la regla del divisor de voltaje a la figura siguiente:
ETh = VR2 X Vcc / R1 + R2
De la figura siguiente para calcular la corriente de base le aplicamos la ley de voltaje de Kirchhoff
en la dirección de las manecillas del reloj.
Dónde:
VB = ETh
Requi = RTh
De la figura obtenemos:
ETh – iERTh – VBE – IERE = 0
Sustituyendo IE = (β + 1) IB y despejando a IB se tiene:
ETh – IBRTh – VBE -- (β + 1) IERE = 0
IBRTh + (β + 1) iERE = ETh – VBE
IB (RTh + (β + 1) RE) = ETh – VBE
Donde:

35
IB = ETh – VBE / RTh + (β + 1) RE
Conociendo la IB, se conoce:
VCE = Vcc – Ic (Rc + RE)
Los valores para VE, Vc, y VB son las mismas que se obtuvieron para la configuración de
polarización en emisor.
EJEMPLO
De la figura siguiente determine el voltaje de polarización de dc. VCE y la corriente Ic para la
configuración del divisor de voltaje donde: Vcc = 22v, R1 = 39K Ω, R2 = 3.9KΩ, Rc = 10KΩ, RE =
1.5KΩ y β=140.
SOLUCION:
RTH. = R1 x R2 / R1 + R2
=39K Ω x 3.9KΩ / 39K Ω + 3.9KΩ = 3.55kΩ
ETh = R2 x Vcc / R1 + R2 = 3.9KΩ x 22v / 39K Ω + 3.9KΩ = 2v
IB = ETH – VBE / RTH + (β + 1) RE. = 2V – 0.7V / 3.55KΩ + 141 x 1.5KΩ
= 1.3V / 3.55KΩ + 211.5KΩ = 6.05µA
Ic = βIB = 140 X 6.05µA = 0.85mA
VCE = Vcc – Ic (Rc + RE) = 22V – (0.85mA) (10KΩ + 1.5KΩ) = 22V – 9.78V = 12.22V

36
ANÁLISIS DEL MÉTODO APROXIMADO
La Resistencia de entrada RENT es la resistencia equivalente entre la base y tierra para el
transistor con un resistor de emisor RE.
la resistencia de entrada entre la base y el emisor está definida por la expresión:
RENT = (β + 1) RE
Si RENT = (β + 1) RE = Βre, la condición que definirá, en caso de que pueda aplicarse a la
aproximación, será lo siguiente:
βRE>≥ 10R2
Si β a veces es el valor de RE es por lo menos 10 veces el valor de R2, la aproximación podrá
aplicarse con un alto grado de precisión,
El voltaje a través de R2, Que es el voltaje base, se calcula mediante la regla del divisor de voltaje
VB = R2 x Vcc / R1 + R2
Obtenido VB, se puede calcular VE
VE = VB –VBE
La corriente del emisor se calcula mediante:
IE = VE / RE
Ic = IE
El voltaje del colector emisor se encuentra determinado por:
VCE = Vcc - IcRc – IERE
SI IE = Ic
VCE = Vcc – Ic(Rc + RE)
EJEMPLOS
1.- resolver el ejemplo anterior utilizando el método aproximado y comparar resultados.
βRE ≥RE
(140)(1.5KΩ) ≥ 10(3-9KΩ)
210KΩ ≥ 39KΩ
Cuando βRE es mayor que 10 veces R2 se cumple la condición βRE ≥ 10R2 y la resistencia de
entrada RENT puede despreciarse y se calcula VB.
VB = R2 x Vcc / R1 + R2

37
VB = 3.9KΩ x 22V / 39 kΩ + 3,9kΩ = 2v
Entonces
VE = VB – VBE
VE = 2V – O.7V = 1.3V
SI Ic = IE = VE / RE = 1.3V / 1.5KΩ = 0.88mA
Comparada con 0.85mA Con el análisis exacto
Dónde:
VCE = Vcc – Ic (Rc + RE)
= 22V – (0.867mA) (10kΩ + 1.5kΩ)
= 22V – 9.97V = 12.03V
Comparada contra 12.22V obtenida en el análisis exacto
Por lo que se observa los resultados para Ic y para VCE son casi iguales.
2.- Determine Ic y VCE en la figura siguiente, en donde β = 100 para el transistor de silicio.

38
SOLUCION:
RENT = βRE
ΒRE ≥10R2
100 (560K Ohms)≥10(5.6k ohms)
56K Ohms ≥ 56K Ohms
La condición de βRE ≥ 10R2 se cumple, por esta razón se desprecia la resistencia de entrada y se
aplica el análisis aproximado, y se calcula VB.
VB = R2 _(Vcc) / R1 + R2
VB = 5.6KΩ (10V) / 10KΩ + 5.6KΩ
VB = 3.589V
Si se conoce VB se puede determinar VE
VE = VB – VBE
VE = 3.589V – 0.7V
VE = 2.89 V
Si:
IE = VE / RE
IE = 2.89 V / 560Ω

39
IE = 5.16mA
Dónde:
IE = Ic
Ic = 5.16mA
Y
VCE = Vcc – IE (Rc – RE)
VCE = 10V – 5.16mA (1KΩ + 560Ω)
VCE = 1.95V

40
TIRISTORES
El tiristor está formado por cuatro capas PNPN, con material semiconductor sólido y utiliza
realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación y sirve como rectificador y como
amplificador, puede considerarse como una pareja de transistores de distintas polaridades con dos
elementos en común, de los tres que componen cada transistor.
Las terminales principales del tiristor son: Ánodo, Cátodo y compuerta electrones que van del
ánodo al cátodo, está controlada por un electrodo de mando llamado compuerta. Es un elemento
unidireccional, una vez amplificada la señal de mando a la compuerta, el dispositivo deja de pasar
una corriente que solo puede tener un único sentido.
La principal aplicación de estos dispositivos es el control de grandes corrientes de carga para
motores, calentadores, sistemas de iluminación y otros dispositivos semejantes.
Las dos terminales principales del tiristor son el ánodo y el cátodo en la circulación entre ellos de
corriente directa (electrones que van del cátodo al ánodo o corriente que va del anodo al cátodo)
está controlada por un electrodo de mando llamado “compuerta”. Es un elemento unidireccional,
una vez aplicada la señal de mando a la compuerta, el dispositivo deja de pasar una corriente que
solo puede tener un único sentido.
El tiristor realiza varias funciones que enseguida se indican
1) Rectificación: consiste en usar la propiedad de funcionamiento unidireccional del
dispositivo, el cual realiza entonces la función de un diodo.
2) Interrupción de corriente: es usado como interruptor, el tiristor puede remplazar a los
contactares mecánicos.
3) Regulación: la posibilidad de ajustar el momento preciso de cebado permite emplear el
tiristor para gobernar la potencia de la corriente medida de salida.

41
4) Amplificación: puesto que la corriente de mando puede ser muy débil en comparación
con la corriente principal, se produce un fenómeno de amplificación en corriente o en
potencia.
El tiristor bajo tensión (en estado de bloqueo)
Consideramos que el cátodo del tiristor esta siempre a tierra y que la compuerta no está
conectada, en estas condiciones se puede preparar el tiristor a tres diodos conectados en
oposición, en efecto las capas 𝑃2 𝑁2 y 𝑃1 𝑁2 forman diodos que aseguran el aguante en tensión del
dispositivo.
De esta forma:
Si el ánodo es positivo, el elemento esta polarizado directamente pero el diodo 𝑃1 𝑁2 bloquea la
tensión aplicada.
Si por el contrario, el ánodo es negativo, los diodos 𝑃2 𝑁2 y 𝑃1 𝑁1 tiene polarización inversa. Por ser
débil la tensión de avalancha de 𝑃1 𝑁1, su papel es despreciable y es 𝑃2 𝑁2 el que ha de limitar la
corriente inversa de fuga.La tensión
máxima viene limitada, prácticamente por
la tensión de avalancha de los diodos 𝑃2 𝑁2
y 𝑃1 𝑁2.

42
Funcionamiento del tiristor bajo tensión directa
Se comprenderá mejor el funcionamiento del tiristor si nos referimos al arreglo con dos transistores
PNP y NPN que resulta equivalente.
Estos dos transistores están conectados de forma que se obtenga una realimentación positiva.
Supongamos que sea positiva la región P2 con relación a N1. Las uniones J3 y J1 emiten
portadores positivos y negativos respectivamente, hacia las regiones N2 y P1. Estos portadores,
tras su difusión en las bases de los transistores, llegan a la unión J2, donde la carga crea un
intenso campo eléctrico.
Siendo (α2) la ganancia de corriente que da la fracción de la corriente de huecos inyectada en el
emisor y que llega al colector del PNP, siendo por otro lado (α1) la ganancia de corriente que da la
fracción de la corriente de electrones inyectada en el emisor que llega al colector NPN.
Familia de los tiristores
El tiristor tiene dos estados estables que dependen de los efectos de realimentación de las uniones
en la estructura PNPN. Estas uniones pueden ser dos o más y los elementos puede ser uni-o
bidireccionales, con dos o más terminales, distinguiéndose entonces entre “diodos” (dos
terminales), “tríodos” (tres terminales) y “tetrodos” (4 terminales).
Dentro de esta familia se distinguen:

43
1. Diodo shockley o diodo tiristor, también llamado diodo de 4 capas, fig. 1.
2. Rectificador controlado de silicio (SCR), se trata de elementos unidireccionales, con
tres terminales (ánodo, cátodo y compuerta), fig. 2
3. Interruptor controlado de silicio o SCS; tetrodo de dos electrodos de mando, fig. 3

44
4. Triac; se denominan también “tiristores tríodos bidireccionales”, fig. 4
5.- Diac puede conducir corriente en cualquier dirección y se enciende cuando se excede un
voltaje de ruptura. Se apaga cuando la corriente cae por a bajo del valor de retención
6.- PUT: El transistor de unijuntura programable ( put) puede programarse externamente a
encendido a un nivel de voltaje ánodo-compuerta deseado.

45
7.-La SCR: La luz actúa como fuente de disparo en los SCR activados por luz (LA SCR)
8.-Fototransistor: En un fototransistor, la corriente de base es generada por entrada de
luz.
9.-TRANSISTOR DE UNIJUNTURA(U.J.T.) :La razón de espera intrínseca de un
transistor de unijuntura (UJT) determina el voltaje al que el dispositivo se dispara encendido.

46
Rectificador controlado de silicio (SCR)
El rectificador controlado de silicio está constituido por cuatro capas PNPN y tres terminales
externas ánodo (A), cátodo (K) y compuerta (G) que se utilizan para el control de energía de c. a. y
c. d., es un dispositivo de material semiconductor y mediante el cual es posible no sólo rectificar
una corriente alterna, sino además controlar el paso de la misma a través de el y, como
consecuencia a través de cualquier carga conectada en serie con él.
En la terminología técnica se utiliza, además de la palabra tiristor, la de thyrtristor, la de rectificador
controlado de silicio y la abreviatura SCR (Silicon Controller Rectifier).
Este dispositivo cuando se enciende permite que fluya corriente a
través de el en una sola dirección mediante la aplicación de
voltaje polarizado de ánodo a cátodo. El circuito anodo-catodo no
es, normalmente conductor en ninguna de las dos direcciones. Se
requiere un valor mínimo de corriente de ánodo, que se conoce
como corriente de retención para mantener al SCR en
conducción.
Comúnmente un SCR se dispara por medio de un voltaje positivo
aplicado a la compuerta, y se apaga reduciendo el voltaje de
ánodo a cátodo por debajo del valor requerido para mantener la corriente de retención.
La compuerta de un SCR es aproximadamente equivalente a un diodo, por esta razón, son
necesarios al menos 0.7 volts para disparar un SCR, además, para que se inicie la realimentación
positiva se requiere una corriente de entrada mínima.
Actualmente existe una gran variedad de SCR de fácil adquisición en el comercio con potencia
desde miliwatts hasta megawatts, con corrientes tan altas como 1000 A.
Algunos campos de aplicación comprenden controles de relevador, alimentadores reguladas de
potencia, controles para motores, cargadores de batería y controles de calefacción.
En la figura 9, se muestra una curva característica de corriente IA directa-inversa de ánodo como
una función de voltaje directo-inverso de ánodo a cátodo VAK.
Si se le aplica suficiente voltaje directo o inverso entre el ánodo y el cátodo, el SCR entra en
ruptura y se satura sin importar cual sea el potencial de la compuerta. (IG = 0).
Sin embargo, la caída a través de SCR en dirección directa disminuye al mínimo la saturación de
VAK
(aproximadamente 0.7 volts), debido a que se establece la regeneración y el SCR funciona como si
la compuerta hubiera disparado a conducción. La curva muestra en el disparo de compuerta (IG1 e
IG2) reduce el voltaje directo de ruptura. Cuando fluye corriente directa , se requiere un valor de
corriente mínimo IH (corriente de retención) para mantener la conducción, pues en caso contrario
el SCR se apaga automáticamente.
Se puede apagar el SCR reduciendo VAK a un valor tal que la corriente directa IA sea inferior a la
corriente IH de retención. La aplicación de una corriente de mando en la compuerta desplaza,
hacia la derecha del punto de disparo Vd. El disparo se provoca por el aumento de la tensión
directa. Cuando es nula la tensión V, lo es también la corriente IA.

47
Operación básica del rectificador controlado de silicio
La operación del SCR es diferente al
de la del diodo semiconductor de dos
capas en que una tercer terminal,
denominado compuerta, determina
cuanto conmuta el rectificador
controlado de silicio del estado de
circuito abierto al de circuito cerrado.
No es suficiente polarizar simplemente
la región ánodo - cátodo del
dispositivo. En la región de conducción
la resistencia dinámica del SCR es
típicamente 0.01 a 0.1 ohms. La
resistencia inversa es típicamente
100K ohms o más.
Si se tiene que establecer la conducción directa, el ánodo
debe ser positivo con respecto al cátodo. Esto sin
embargo, no es un criterio suficiente para poner el
dispositivo en conducción. Un pulso de magnitud suficiente
también debe aplicarse a la compuerta para establecer
una corriente de encendido, representada simbólicamente
por IGT.
Un examen más detallado de la operación básica de un
SRC se logra mejor separando la estructura de 4 capas del
PNPN en dos estructuras transistorizadas de tres capas y
posteriormente considerando el circuito resultante de la
figura siguiente.Note que el dispositivo de la figura 10 es
un transistor PNP y un transistor NPN.

48
Estado de no conducción del SCR (circuito abierto)
La señal que se muestra en la figura (a) será aplicada a la compuerta del circuito de la figura (b),
durante el intervalo 0 – t1, Vcompuerta = 0V, es equivalente a que el terminal de compuerta se
haya puesto a tierra como se muestra en la figura (b) Para 𝑉𝐵𝐸2 = Vcompuerta = 0V, la corriente
de la base 𝐼𝐵2 = 0 e 𝐼𝐶2 será aproximadamente igual a ICO (corriente de circuito abierto): la
corriente de base de 𝑄1, 𝐼𝐵1 = 𝐼𝐶2= ICO, es demasiado pequeña para hacer conducir 𝑄1. Ambos
transistores están por consiguiente en el estado de corte, obteniéndose una aalta impedancia entre
el colector y el emisor de cada transistor y la representación el circuito abierto para el rectificador
controlado de silicio que se muestra en la figura (c).

49
Estado de conducción del scr.
En t = t1 un pulso de VG volts aparecerá en la compuerta del SCR. Las condiciones del circuito
establecidas con esta entrada son las que se muestran en la figura (12ª). El potencial VG fue
elegido suficientemente grande para llevar a conducción a Q2 (VBE2 = VG).
La corriente de colector de Q2 se elevara entonces a un valor suficiente alto para hacer conducir
Q1 (B1 = IC2). Cuando Q1 conduce IC1 se aumentara, traduciéndose en un incremento
correspondiente a IB2, el incremento en la corriente de base de Q2 se traducirá en un incremento
posterior en IC2 . el resultado neto es un incremento regenerativo en la corriente del colector de
cada transistor.
La resistencia ánodo – cátodo resultante SCR = V / (IA algo grande) es entonces muy pequeña,
resultado en una representación de corto circuito para el SCR como se indica en la figura 11(b).
La acción regenerativa descrita antes es la causa de que el SCR tenga tiempo de encendido en el
rango de 0.1 a 1 microsegundo, sin embargo, los dispositivos de potencia mas alta en el rango de
100 a 400 pueden tener tiempo de encendido de 10 a 25 microsegundos
Interruptor apagado por compuerta (GTO)
El interruptor apagado por compuerta (GTO) es un dispositivo PNPN como el SCR, sin embargo,
tiene solamente tres terminales externos, como se indica en la figura (13 a), su símbolo grafico se
muestra en la figura (13 b). aunque el símbolo grafico es diferente del SCR, el circuito equivalente
transistorizado es exactamente el mismo y las características son similares.

50
Fig.13 interruptor apagado por compuerta (GTO): a) construcción básica : b)
símbolo.
La ventaja más obvia del GTO sobre el SCR es el
hecho de que puede ser encendido o apagado
aplicando el uso adecuado a la compuerta
cátodo.
.una consecuencia de esta capacidad de
encendido es un aumento de la magnitud de la
corriente compuerta requerida por el disparo.
Para un SCR y un GTO de especificaciones de
corriente rms máximas similares, la corriente de compuerta – disparo de un SCR particular es de
30 microsegundos, mientras que la corriente disparo del GTO es 20 miliamperios. La corriente de
apagado del GTO es ligeramente más grande que la que se requiere para encenderla. La corriente
máxima rms y la especificación de disipación de los GTOs fabricados hoy en día está limitado a
alrededor de 3ª y 20W respectivamente. Una segunda características muy importante del GTO es
la característica de conmutación mejorada.
Es tiempo de encendido es similar al del SCR que es típicamente (1 microsegundo), pero el tiempo
de apagado es alrededor de la misma duración (1 microsegundo) que es mucho menor que el
tiempo típico de apagado de un SCR (5 a 30 microsegundos). El hecho de que el tiempo de
apagado sea similar al tiempo de encendido es vez de que sea considerablemente mayor permite
el uso de este dispositivo en aplicaciones de alta velocidad.
Un GTO típico y su identificación de terminales se muestra en la figura 14. La característica de
entrada de compuerta del GTO y los circuitos de apagado pueden encontrarse en un manual o en
una hoja de especificaciones. La mayoría de los circuitos de apagado del SCR también pueden
utilizarse para los GTOs.
Algunas áreas de aplicación de los GTO comprenden contadores, generadores de pulso
multivibradores, y reguladoras de voltaje. La figura 15 ilustra un generador en diente dde sierra que
emplea un GTO y un diodo zener.
Cuando la fuente de suministro se energiza, el GTO se enciende, resultando un corto circuito
equivalente del ánodo y el cátodo.
El condensador C1 comenzara a
cargarse hacia el voltaje de suministro
como se muestra en la figura 15.
Cuando el voltaje a través del
condensador C1 se carga sobre el
potencial zener, se obtendrá una
inversión en el voltaje compuerta a
cátodo, estableciendo una inversión en
la corriente de compuerta.
Eventualmente, la corriente negativa
de compuerta será lo suficientemente

51
alta para apagar el GTO. Una vez que el GTO se apaga, se obtiene la representación del circuito
abierto. El condensador C1 se descargara a través de la resistencia R3.
El tiempo de descarga será determinado por la constante de tiempo del circuito T = R3C1.La
elección adecuada de R3 y C1 se traducirá en la
forma de onda de diente de sierra de la figura
15. Una vez que el potencial V0 cae por debajo
de 𝑉𝑍 , el GTO se encenderá y el proceso se
repetirá.

52
GLOSARIO
Ánodo Terminal positiva de una pila o batería. En
Un dispositivo semiconductor solido
el ánodo el elemento a cual se le aplica
un voltaje positivo.
Cátodo Terminal negativa de una pila. Parte de un
dispositivo semiconductor electrónico desde
el cual se emiten los electrones.
Circuito Sistema de conductores y dispositivos a
través de los cuales los electrones pueden
moverse.
Circuito abierto circuito que se encuentra interrumpido
Circuito cerrado Circuito completo que cierra su trayectoria
Compuerta Electrodo de mando para disparar un SCR.
Corriente Movimiento de los electrones libres a lo largo de un
Conductor.
Corriente alterna Movimiento de electrones atreves de un
conductor,
primero en un sentido y después en el
sentido contrario.
Corriente directa Movimiento de electrones atreves de
conductor en un en un solo sentido.
Diodo Dispositivo de estado sólido de
germanio o
silicio empleado para rectificar una
corriente alterna, que conduce la
corriente en un solo sentido.
Electrónica Estudio del flujo de los electrones y de su
movimiento a través del espacio y
de materiales conductores especiales.
Energía Capacidad para realizar trabajo.
IGT Corriente de compuerta o corriente
de encendido.

53
IH Corriente de retención o sostenimiento.
Impedancia Oposición total de un circuito a una
corriente alterna.
Juntura Sección donde se unen dos tipos de
Materiales.
PIV Voltaje inverso pico.
Polaridad Condición eléctrica que determina la dirección
de la corriente. En un circuito, los
electrones Se mueven desde un punto de
polaridad negativa a un punto de
polaridad positiva.
Polarización Proceso mediante el cual el gas hidrogeno se
deposita en el electrodo positivo de
una pila seca.
Potencia Energía eléctrica latente.
Rectificación Cambio de la corriente alterna o corriente
continua.
Resistencia La posición que presenta un dispositivo o
substancia al movimiento de la corriente
eléctrica.
SCR
Semiconductor
Tiristor
Transistor
Voltaje
Rectificador Controlado de silicio
Materiales sólidos que en su estado puro y a
temperatura ambiente normal, no es buen conductor
ni buen aislador.
Dispositivo semiconductor unidireccional formado
por cuatro capas PNPN y sirve como rectificador o
como amplificador.

54
Dispositivo semiconductor sólido empleado para
amplificar señales eléctricas.
Fuerza electromotriz que mueve a los electrones a
través de un circuito.

55
CUESTIONARIO
1.- Para la construcción del rectificador puente con transformador se debe utilizar: ( )
a) polaridad positiva
b) polaridad negativa
c) los dos casos
d) Ninguno de los casos
2.-De la pregunta anterior el voltaje medio es: ( )
a) 0.318 Vmax.
b) 0.633 Vmax.
c) 0.450Vef.
d) 0.900Vef.
3.- ¿Cómo conducen los rectificadores en el puente mixto? ( )
a) La mita d de los rectificadores son controlables y la otra mitad no.
b) Conducen primero una pareja de diodos y después la pareja de tiristores.
c) Conducen primero la pareja de tiristores y después la pareja de diodos.
d) Ninguno de los incisos son ciertos.
4.- En el puente Graetz en cada dirección de la corriente se encuentran siempre la mitad de
los rectificadores en: ( )
a) Serie
b) Paralelo
c) Mixto
d) Ninguno de los tres pasos
e)
5.- La técnica para la amplificación de corrientes directas y alternas de relativamente bajas
frecuencias es el amplificador: ( )
a) Graetz
b) Chopper
c) Thevenin
d) Ninguno de los tres

56
Evaluación
1.- Con base en un esquema del puente de diodos que usted represente explique su
funcionamiento.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2.- explique que entiende por voltaje máximo o pico y voltaje eficaz.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3.- Explique que es el voltaje medio.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4.- Del punto 2 y 3 escriba las fórmulas matemáticas.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5.- Escriba los distintos tipos de montajes de circuitos rectificadores.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

57
BLIBLIOGRAFIA
Electrónica
J.M. Calvert
M.A.H. Mc Causland
Editorial Limusa
Instrumentación
Electrónica moderna y Técnica de Medición
William D. Cooper
Albert D. Helfrick
Aplicaciones del diodo
Editorial Marcombo
oplado donde se pierde la componente de cd.

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