Dispositivos de cuatro capas (PNPN)

1. Dispositivos de cuatro capas (PNPN)

2. SCR (Rectificadores Controlados de Silicio) • Dispositivo de 4 capas y 3 terminales • Manejo de potencias significativas • I > 5kA • V > 10kV • Las junturas externas están polarizadas en directa y la interna en reversa. • Una corriente por el gate sirve para polarizar la juntura intermedia y poner el disp. en conducción

4. The diode model

5. Ppio. De funcionamiento: Actúa como un par de transistores realimentados positivamente. BJT son intrínsicamente de baja ganancia (ancho base comp. a diff. length)

6. La suma α1 + α2 resulta < 1 (los transistores son de bajo beta) para Vak bajas • La relación aumenta con Vak debido a: • Aumento de la zona de vac en J2,3 y por ende de I y del factor de transporte • Mayores niveles de inyección aumentan la eficiencia de Emisor • La multiplicación de portadores en J2,3 siempre produce el disparo (aún a pesar de los dos anteriores) • Una Ig > 0 produce corriente inicial mayor, y el dispositivo se activa con menor tensión Vak

7. Operación

8. SCR de Cátodo cortocircuitado • Características de encendido reproducibles • Adds a contact to P3 far from the gate • A bajas I, P3/N4 está en cc y la ganancia de N4-P3-N2 es 0. • A mayores I, la VB se incrementa y P3-N4 se polariza en directa

9. Conduce corriente en un solo sentido • Puede dispararse también por tensiones directas altas o dV/dt (capacidad de J2,3) • Una vez disparado conduce siempre y cuando I>IH • Un pico elevado de corriente di/dt (para prendido) puede quemar el dispositivo

10. Factores importantes • Peak forward and reverse breakdown voltages • Maximum forward current • Gate trigger voltage and current • Minimum holding current, IH • Power dissipation • Maximum dV/dt

11. Ventajas • Requiere poca corriente de gate para disparar una gran corriente directa • Puede bloquear ambas polaridades de una señal de A.C. • Bloquea altas tensiones y tiene caídas en directa pequeñas

12. Desventajas • El dispositivo no se apaga con Ig=0 • No pueden operar a altas frecuencias • Pueden dispararse por ruidos de tensión • Tienen un rango limitado de operación con respecto a la temperatura

13. Triacs • El dispositivo puede encenderse tanto con tensión A1-A2 positiva como negativa, utilizando una tensión del signo adecuado en el gate.

14. MAC210A8

16. DIAC • No conduce hasta que se supera la tensión de disparo • Puede utilizarse para disparar un triac • Disipaciones típicas de ½ a 1 W

17. Características Típicas

18. Aplicaciones • Control de iluminación • Control de motores • Llaves de protección y conección de circuitos

19. Opto-SCR

20. Opto-Triacs

21. Transistor Unijuntura • Sobre una determinada tensión Vp exhibe una zona de resistencia negativa • Factores: Ip – corriente pico de emisor; Vmax; Rbb – resistencia de base; Vp

22. Transitor Unijuntura (2) • Aplicación típica: Oscilador de relajación

23. Memristor

24. Memristor

25. HP Memristor

26. Referencias • Robert F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, Addison –Wesley, 1996. Capítulo 13.