Dispositivos electrónicos

En electrónica existen dispositivos cuyo diseño y fabricación original perseguía objetivos y fines concretos. Sin embargo, el transcurso del tiempo, la investigación y el desarrollo tecnológico han demostrado que algunos de estos dispositivos han llegado mucho más lejos de lo previsto inicialmente y han permitido alcanzar objetivos impensables durante su concepción inicial.

Sólo un pequeño grupo de estos inventos puede considerarse genial y revolucionario como para comparar su importancia con la que tuvo en su momento el transistor. Sin duda uno de los elegidos sería el amplificador operacional. Diseñado en un principio para realizar operaciones de cálculo en computación analógica, ha llegado a convertirse en uno de los pilares de la electrónica analógica por sus sólidas características e innumerables aplicaciones. En menor medida, aunque con relevancia no desdeñable, el temporizador 555 superó igualmente las previsiones iniciales y aún en la actualidad continúa presente.

Amplificador operacional

En el año 1940, la computación analógica acuñó el término amplificador operacional para referirse a un dispositivo electrónico capaz de realizar operaciones matemáticas sobre señales analógicas. Con el desarrollo y proliferación de los circuitos integrados, a finales de la década de 1960 apareció el amplificador operacional 741. Este dispositivo se impuso en su época por sus óptimas características de impedancia de entrada y de salida y de ganancia en tensión, en una tendencia que se ha mantenido hasta el presente.

El amplificador operacional es un circuito electrónico dotado de dos entradas, denominadas respectivamente inversora y no inversora, de una salida y de dos terminales de alimentación. Habitualmente, se polariza con una fuente de alimentación simétrica que proporciona una tensión positiva y otra negativa, aunque es posible utilizar exclusivamente una fuente positiva. Las salidas del amplificador operacional están siempre referidas a masa.

Esquema de un amplificador operacional (abreviadamente, op-amp).

Tradicionalmente, el estudio de este dispositivo se afrontaba analizando los diferentes subcircuitos o etapas que lo conforman. Sin embargo, para simplificar se puede analizar desde un punto de vista global comenzando por considerar un dispositivo ideal. Así, el amplificador operacional ideal es un circuito integrado que, en términos generales, proporciona en su salida una tensión amplificada proporcional a la diferencia de tensión existente en sus entradas.

La ganancia de tensión, la resistencia de entrada y el ancho de banda son infinitos, mientras que la resistencia de salida y la tensión de desplazamiento, conocida como offset, valen cero. Teniendo en cuenta estas características y estableciendo las oportunas consideraciones lógicas se puede concluir que la diferencia en la tensión de entrada de sus terminales será nula y no existirá corriente de entrada en ninguno de sus terminales.

Etapas internas del amplificador operacional

En su estructura interna, un amplificador operacional es un conjunto de etapas conectadas en cascada. La primera etapa es un amplificador operacional que, básicamente, es un circuito que recibe dos señales de entrada y proporciona a la salida una tensión cuyo signo es el mismo que la diferencia de las entradas. Si las entradas son iguales, la salida debe ser cero.

Sin embargo, las etapas diferenciales reales proporcionan siempre una pequeña ganancia conocida cuando las entradas son iguales. Este valor se denomina ganancia en modo común. La razón matemática existente en la ganancia en modo diferencial y la ganancia en modo común se denomina relación de rechazo al modo común (cmrr).

En términos ideales, esta relación debería ser infinita, dado que matemáticamente su expresión tiene en el numerador la ganancia diferencial y en el denominador la del modo común que debería ser cero. No obstante, los fabricantes indican en la hoja de características sus valores expresados en decibelios.

El amplificador operacional no tiene acopladas las entradas, por lo cual admite señales de frecuencia cero, es decir, trabaja incluso con señales de corriente continua. Detrás de él aparece una etapa de seguidor de emisor cuyo objetivo es aumentar más la impedancia de entrada y, a continuación, varias etapas de amplificación en configuración en emisor común, para proporcionar una alta ganancia en tensión. Por último, la etapa final es un seguidor en contrafase de clase B.

Entre las características más destacadas que se pueden observar en la hoja de características está la tensión offset de entrada, que es la diferencia de potencial que proporciona la salida cuando las entradas están ambas conectadas a masa. Teniendo en cuenta que la polarización admite tensiones positivas y negativas, el valor teórico máximo de la tensión de salida se aproximará a la diferencia entre ambas aunque sin alcanzarlas, como consecuencia de las caídas de tensión en las etapas finales.

Realimentación negativa con amplificador operacional. Los circuitos sin realimentación, más conocidos como circuitos en lazo abierto, proporcionan una salida a partir de las entradas. No obstante, en ningún caso el propio circuito comprueba que la salida obtenida tenga el valor esperado. Al contrario, realimentar un circuito significa que durante la operación se toma el valor de la salida para compararlo con el valor de la entrada. Este tipo de configuración se denomina circuito en lazo cerrado.

La realimentación negativa hace que las fases de entrada y la muestra de comparación sean opuestas. En los amplificadores operacionales, la realimentación negativa estabiliza la ganancia de tensión, aumenta la impedancia de entrada y reduce la impedancia de salida. Asimismo, reduce la tensión offset.

Circuitos lineales con amplificadores operacionales

Amplificador inversor, que produce un desfase de 180° entre las señales de entrada y de salida.

En este apartado se analizarán las características de algunos circuitos de interés de tipo lineal que hacen uso de amplificadores operacionales. Tales circuitos emplean esquemas conocidos como amplificador inversor, amplificador no inversor de tensión, seguidor de tensión, amplificador sumador y filtros activos.

En un amplificador inversor, como la corriente de entrada a los terminales es nula, la corriente que circula por la resistencia R1 es la misma que circula por la R2. Además, aplicando el principio de la masa virtual, la tensión en la entrada inversora (Ventrada) será la misma que en la no inversora:

I = Ventrada/R1 = – Vsalida/R2

Vsalida = – (R2/R1) · Ventrada

La ganancia es A = Vsalida/Ventrada = – R2/R1

El término inversor de este esquema hace referencia al signo menos de la expresión, que se traduce en un desfase de 180° entre las señales de entrada y de salida. La impedancia de entrada del circuito es R1.

En el amplificador no inversor de tensión, la ganancia en tensión se calcula partiendo de la intensidad de corriente que circula por cada una de las resistencias. Dado que dicha intensidad debe ser la misma, y teniendo en cuenta que la tensión en la entrada inversora tomará el valor Ventrada, se concluye que:

I = (Vsalida – Ventrada)/R2 = Ventrada/R1

de donde se obtiene que la ganancia:

A = Vsalida/Ventrada = 1 + (R2/R1)

La impedancia de entrada de este circuito será infinita.

En tercer lugar, puede plantearse un esquema denominado seguidor de tensión. Este circuito tiene ganancia unidad y una impedancia de entrada determinada como el producto de la ganancia por la resistencia de entrada del amplificador operacional. Finalmente, la impedancia de salida se obtiene como el cociente entre la resistencia de salida y la ganancia.

Amplificador no inversor.

El amplificador sumador es un circuito que permite sumar algebraicamente tantas señales analógicas como ramas de entrada se dispongan. Si se aplica la ley de Kirchhoff de las intensidades de corriente, la expresión general del circuito será:

V1/R1 + V2/R2 = – Vsalida/Rr

Vsalida = – Rr · (V1/R1 + V2/R2)

Si los valores de todas las resistencias son iguales, el circuito se comporta como un sumador inversor de ganancia unidad, cuya expresión resultante será:

Vsalida = – (V1 + V2)

Sustituyendo las resistencias del circuito por resistencias variables se obtiene un mezclador en el que las resistencias de entrada de cada línea representan el volumen de cada señal. A su vez, la resistencia de realimentación es el volumen de salida de la mezcla de ambas señales.

Esquema de un amplificador sumador.

La última clase de esquema analizada en este apartado es la correspondiente a los filtros activos, unos circuitos diseñados para evitar el paso de las señales cuya frecuencia no se encuentre dentro de un rango o intervalo dado. Estos filtros se clasifican en varias categorías: paso-bajo, paso-alto, pasa-banda y rechaza-banda.

Los filtros paso-bajo permiten el paso de todas las señales cuya frecuencia sea inferior a un valor dado, conocido por frecuencia de corte. Los filtros paso-alto dejan pasar las señales con frecuencia superior a la de corte. A partir de estos dos filtros básicos se diseñan filtros pasa-banda o de sintonización, que facilitan el paso de un margen de frecuencias, y rechaza-banda, que trabajan de modo inverso, permitiendo el tránsito de todas las frecuencias excepto las comprendidas en un margen dado.

Comportamiento de un filtro pasa-banda, que deja transitar a su través las frecuencias de una onda que cumplen unos criterios predeterminados.

A partir de la frecuencia de corte, la ganancia comienza a sufrir atenuación. Como los efectos de la atenuación son graduales, esta frecuencia de corte se establece como aquella en la que la amplitud se reduce 3 dB. En los filtros pasa-banda o rechaza-banda sería necesario trabajar con dos frecuencias «de corte», para los filtros por debajo y por encima del intervalo útil. Por ello, en lugar de con los extremos se trabaja con la frecuencia central, dicha de resonancia, que representa el valor máximo de la amplitud en paso-banda y el mínimo en tipo rechaza-banda.

Los filtros son fundamentales en operaciones de ecualización, en las que la ganancia de las señales se selecciona de forma independiente según el margen de frecuencia. Así es posible, por ejemplo, incrementar las señales correspondientes a los sonidos graves y reducir los agudos, provocando el efecto conocido como loudness.

Circuitos no lineales con amplificadores operacionales

Con los amplificadores operacionales es posible construir asimismo circuitos no lineales. Los esquemas más utilizados dentro de esta clase de circuitos son los rectificadores de media onda, los integradores, los derivadores, los comparadores y las básculas Schmitt.

Los circuitos activos con diodos permiten reducir el efecto de la tensión umbral de los montajes con diodos exclusivamente, lo que permite con señales de baja amplitud llevar a cabo operaciones como rectificar, limitar o fijar señales. Los amplificadores operacionales liberan a estos montajes de los efectos de la fuente y de la carga.

Esquema de un rectificador de media onda, un circuito que permite mantener el semiciclo positivo de la señal de entrada y bloquear, al mismo tiempo, el semiciclo negativo de la misma.

Así pues, un rectificador de media onda es un circuito que permite mantener en la salida el semiciclo positivo de la señal de entrada, mientras que el semiciclo negativo se elimina o bloquea. Durante el semiciclo positivo el diodo conduce, por lo que se obtiene un funcionamiento lineal. Sin embargo, en el semiciclo negativo el diodo estará cortado, impidiendo el camino de la realimentación y aislando la carga de la fuente. La alta ganancia del amplificador operacional hace posible que el diodo se active con señales de amplitud inferior al umbral.

Circuito integrador, una modalidad de circuito inversor en el que se sustituye la resistencia de realimentación por un condensador.

Por otra parte, un circuito integrador es un circuito inversor en el que la resistencia de realimentación se sustituye por un condensador. En un condensador, la relación existente entre la intensidad de corriente y la tensión viene dada por la expresión:

I = C · (dV/dt)

donde C es la capacidad del condensador, V la tensión y t el tiempo. Por tanto, la tensión de salida del circuito responderá a la siguiente expresión, en la que la constante es la carga inicial del condensador:

Vsalida = – (1/R · C) · ∫[Ventrada(t) · dt + constante]

Un derivador, en cambio, es una variación del circuito inversor en el que se sustituye la resistencia de entrada por un condensador. En esta ocasión, la tensión de salida obedece a la expresión siguiente:

Vsalida = – R · C · (dVentrada/dt)

A su vez, un comparador es un circuito que permite determinar cuál de las señales de entrada es mayor. Cuando la señal correspondiente a la entrada no inversora es superior a la inversora, el amplificador operacional proporcionará una salida de nivel alto. En el caso contrario, la salida será de nivel bajo.

Circuito derivador, una variante de un circuito inversor con sustitución de la resistencia de entrada por un condensador.

El circuito básico consiste en conectar a masa la entrada inversora y situar la señal de entrada directamente sobre el terminal no inversor. En este circuito se detecta cuándo una señal es positiva o negativa. La tensión mínima que produce señal de salida viene dada por la relación entre la tensión de saturación y la ganancia diferencial, es decir:

Ventrada = Vsat/A

Existen montajes que permiten modificar el punto de conmutación estableciendo valores concretos positivos y negativos. Asimismo es posible trabajar con una sola fuente de alimentación.

El amplificador operacional 741 presenta utilidad en numerosas aplicaciones. Sin embargo, como comparador no tiene una respuesta adecuada por sus limitaciones en materia de velocidad de respuesta. Para este tipo de aplicaciones se emplean amplificadores operacionales específicos como, por ejemplo, el LM318.

Otra solución consiste en trabajar con dispositivos cuya salida sea en colector abierto. De esta forma, a través de una resistencia conocida como resistencia de pull-up (un extremo se conecta con la alimentación y el otro al colector del transistor de salida), se mejora la respuesta y se adaptan los niveles de salida.

En un comparador, la transición entre la saturación positiva y la negativa del amplificador se produce para un valor concreto de la señal de entrada. Si la señal de entrada fluctúa en torno a este valor, la salida del amplificador operacional fluctuará entre ambas saturaciones. Esta situación no resulta interesante porque en el umbral de cambio la sensibilidad del dispositivo es excesiva y muy sensible al ruido.

En cambio, el comportamiento del circuito Schmitt, aplicado en la llamada báscula Schmitt, responde a un comportamiento conocido como histéresis. Este fenómeno consiste, en esencia, en que la transición de la saturación positiva a la negativa se produce en un valor concreto, pero la transición de la saturación negativa a la positiva tiene lugar para un valor inferior. De esta manera desaparece la fluctuación.

Los dispositivos que funcionan con histéresis son numerosos. Por ejemplo, los termostatos de una calefacción están diseñados para que, cuando se establezca el punto de temperatura ideal, el dispositivo genere calor si la temperatura está por debajo de dicho punto. Si se supera, el dispositivo cesa en la emisión de calor, que no se reanuda hasta que la temperatura desciende, por ejemplo, dos grados por debajo de la temperatura ideal. Se evita así que si la temperatura ambiente es igual a la ideal, pequeñas fluctuaciones térmicas como una corriente de aire puntual provoquen la conexión y desconexión reiterada del aparato.

Además de en los esquemas expuestos, los amplificadores operacionales permiten realizar numerosos montajes diseñados para convertir ondas sinusoidales en rectangulares, ondas rectangulares en triangulares, ondas triangulares en ondas pulsantes, etc. Es posible incluso realizar circuitos capaces de generar señales a través del circuito base conocido como oscilador de relajación, que proporciona una señal cuadrada cuyo periodo puede controlarse a través de una red RC.

Circuito 555

Esquema de bloques de un circuito 555.

En 1971 apareció el primer modelo de circuito 555. Este esquema, en un principio diseñado como circuito de propósito específico, se ha empleado en numerosas aplicaciones como pueden ser oscilador controlado por tensión, generador de señales, modulador de frecuencia y, por supuesto, temporizador.

El 555 es un circuito versátil de precio reducido y manejo extremadamente sencillo que permite realizar circuitos con temporizaciones que van de microsegundos a horas. Internamente está formado por una etapa inicial con dos comparadores que constituyen las entradas de activación y control. A continuación aparece un biestable RS cuya función es memorizar el estado del integrado basculando entre dos valores dependientes de las salidas de los comparadores y, por último, una etapa de salida.

Externamente, el 555 es un circuito integrado con ocho terminales. Junto con la alimentación y la masa dispone de un conjunto de entradas que, mediante componentes externos (resistencias y condensadores), permite establecer la temporización de trabajo. Adicionalmente, cuenta con entrada de reinicialización (reset) y proporciona un terminal con la salida. En la tabla 1 se describe la función de cada patilla o pin.

Tabla 1. Funciones de las patillas de un circuito 555.

Como temporizador, el 555 suele trabajar en modo monoestable o aestable. En forma de monoestable, recibe un pulso en la entrada de disparo y proporciona inmediatamente un pulso en la salida cuya duración depende de la temporización establecida. Con la señal de disparo a nivel alto, el circuito se encuentra en reposo y, por tanto, la salida se encuentra a nivel bajo.

La llegada de un flanco de bajada en la señal de disparo activa la temporización del circuito y la señal de salida se sitúa a nivel alto durante el tiempo de la temporización, determinado por la configuración externa de la resistencia R1 y el condensador C1. No obstante, hay que tener en cuenta que la señal de disparo debería regresar a su nivel de reposo antes de que finalice la temporización.

T = 1,1 · R1 · C

Como aestable, el circuito 555 generará una secuencia periódica de pulsos en la salida cuya frecuencia será regulable por el ajuste del valor de los componentes externos. La secuencia constituye una señal cuadrada de frecuencia:

F = 1/T = 1,44 / (C1 · (R1 + 2 · R2) )

Para que el semiperiodo de nivel alto constituya el 50% de la señal se debe hacer R1 mucho más pequeña que R2. El tiempo de cada semiperiodo viene dado por las expresiones siguientes:

Tnivel_alto = 0,693 · (R1 + R2) · C1

Tnivel_bajo = 0,693 · R2 · C1

Reguladores de tensión

Los circuitos electrónicos se alimentan de corriente continua. La tensión procedente de los sistemas de alimentación sin regulación presenta importantes variaciones que hacen que los circuitos electrónicos no funcionen adecuadamente. Para eliminar los rizados y las variaciones no deseadas se pueden usar complejos circuitos repletos de componentes discretos o recurrirse a los reguladores de tensión integrados.

Los reguladores de tensión integrados son dispositivos de tres terminales (entrada, masa y salida regulada) de empleo muy sencillo, ya que sólo es preciso proporcionar en la entrada una señal de continua sin regular de valor superior al que se desea obtener en la salida y conectar la masa. Como resultado, se obtendrá en la salida la tensión nominal perfectamente regulada.

Existen dispositivos para multitud de tensiones, tanto positivas como negativas, así como para un enorme abanico de corrientes. Entre los más conocidos destaca la familia de reguladores LM78xx y LM 79xx donde la terminación xx hace referencia a la tensión de salida. Así, por ejemplo, el LM7805 proporciona 5 voltios.

El margen de corriente nominal depende del encapsulado utilizado, que es de 1 amperio para TO-220 y de 100mA para TO-92. Proporciona protección térmica y admite que la salida se cortocircuite, desconectándose automáticamente. La diferencia entre la familia 78 y la 79 de estos reguladores es que los segundos trabajan con tensiones negativas.

Regulador de tensión.

Para que el regulador funcione adecuadamente, la tensión no regulada debe superar en al menos tres voltios la nominal, pero sin situarse por encima de la tensión máxima de entrada, que oscila entre 35 y 40 V, según el modelo. Para calcular la potencia que debe disipar un componente hay que tener en cuenta la tensión de entrada, la de salida y la corriente de salida.

P = (Ventrada – Vsalida) · I

Las aplicaciones más comunes de estos dispositivos se refieren a elementos constitutivos de fuentes de alimentación en el papel de reguladores de tensión. Los únicos elementos que necesita externamente son un par de condensadores cerámicos a masa conectados respectivamente a la entrada y la salida. Es conveniente que dichas conexiones se encuentren lo más cerca posible del regulador. En la entrada se conectará la señal procedente del rectificador puente y en la salida la carga. Con reguladores fijos resulta sencillo diseñar reguladores variables recurriendo a un transistor de potencia y un potenciómetro en paralelo con el regulador.

Tiristores, TRIAC y otros dispositivos semiconductores

Dentro de la familia de los dispositivos semiconductores de uso extenso en electrónica se encuentran los tiristores y sus derivados, entre ellos los TRIAC. Estos tipos de dispositivos se encuadran dentro del apartado de la electrónica de potencia y poseen características de básculas biestables. Es decir, pueden activarse entre dos estados: uno de alta resistencia y baja corriente, llamado estado desconectado (off), y otro de alta corriente y baja resistencia, o estado conectado (on).

El funcionamiento elemental de los tiristores de estos dispositivos se asemeja al de los transistores bipolares, en el sentido de que intervienen procesos de conducción de electrones (partículas elementales de carga negativa) y huecos (o ausencias de electrón, entendidas como partículas virtuales de carga eléctrica positiva que compensan a las anteriores).

Los tiristores y otros miembros de esta familia, dispositivos de baja disipación, se emplean profusamente en una amplia colección de aplicaciones. Merece la pena señalar en particular su uso en los sistemas de control de velocidad en los electrodomésticos y en la conmutación y conversión de potencia en las líneas eléctricas de alta tensión. Televisores, controles de motores trifásicos, convertidores de energía y onduladores son algunos de los equipos electrónicos que hacen uso de estos dispositivos, de los que existe una amplísima variedad: se han contabilizado más de cuarenta mil clases de tiristores diferentes en el mercado y de uso científico.

El dominio de acción principal de los tiristores, TRIAC y otros dispositivos semejantes es el de aplicaciones con características de tensión simétricas y con potencias que no suelen superar el valor de 1 megavatio. La intensidad de corriente nominal de los mismos se sitúa en un amplio intervalo, comprendido entre algunos miliamperios y más de cinco mil amperios. La tensión nominal puede llegar a superar los 900.000 voltios.

Los tiristores pueden definirse como dispositivos semiconductores de estado sólido que poseen una estructura en cuatro capas, constituidas por dispositivos semiconductores de tipo N y tipo P alternos. Dicha estructura puede expresarse de manera simplificada por medio de los símbolos P-N-P-N o N-P-N-P.

Estos dispositivos actúan como conmutadores, que conducen la corriente cuando su elemento regulador intermedio, o puerta, recibe un impulso de corriente y mantienen la conducción mientras cuentan con un tipo de polarización directa. A menudo se usa la expresión rectificador controlado de silicio (scr, por sus siglas en inglés) como sinónimo de tiristor.

Los terminales principales de un tiristor reciben el nombre de ánodo y cátodo. El uso de los tiristores se aplica a través de tres estados básicos:

  • Modo de bloqueo inverso, en el cual se aplica la tensión eléctrica en la dirección que, en un diodo convencional, estaría bloqueada.

  • Modo de bloqueo directo, donde la tensión se aplica en la dirección de conducción del diodo convencional, si bien el tiristor no se activa en conducción.

  • Modo de conducción directa, en el cual el tiristor se activa en conducción, estado en el que permanecerá hasta que la corriente directa descienda por debajo de un valor umbral que se conoce por el nombre de corriente de mantenimiento.

Como se ha expuesto, los tiristores presentan numerosas aplicaciones en distintos campos de actividad. Sin embargo, presentan también algunos inconvenientes. El principal de ellos es que, al igual que los diodos, son dispositivos que conducen en una única dirección. Para subsanar estas carencias se han propuesto variantes mejoradas de tiristores asimétricos y de tensión inversa. Una modalidad derivada interesante de los tiristores que a continuación se citan es el dispositivo de carácter bidireccional que recibe el nombre de TRIAC (por sus siglas en inglés).

Rectificador controlado de silicio (scr)

Se le conoce por sus siglas scr (Silicon Controlled Rectifier) y es un dispositivo que está constituido por tres uniones pn, dispuestas en la forma P-N-P-N o bien N-P-N-P. Presenta tres terminales, denominadas ánodo, cátodo y puerta; esta última es la encargada de controlar la conducción entre ánodo y cátodo. El sentido de la corriente es único, y constituye un elemento que puede emplearse como conmutador en rectificaciones y amplificaciones.

Rectificadores controlados de silicio como el de la imagen se emplean como conmutadores dado que trabajan con corrientes unidireccionales.

El trabajar con corrientes unidireccionales hace que su comportamiento sea similar al de un diodo que sólo permite el paso de corrientes en el sentido de su polarización. Este tipo de tiristor se hace conductor cuando recibe una determinada tensión, continuando en esta situación, aunque la tensión de inicio desaparezca, hasta que la intensidad alcance un valor inferior al de mantenimiento. Se deduce de lo dicho que los tiristores rectificadores controlados de silicio no pueden trabajar con corrientes alternas, ya que se desactivarían en cada ciclo de las mismas.

Este tipo de tiristores se emplea en controles de relevador, en circuitos que funcionan con retardo, en fuentes de alimentación reguladas, en controles de motores, en ciclos conversores, en circuitos de protección, en controles de calefacción, etc.

DIAC

Su nombre es el acrónimo del inglés Diode Alternative Current (diodo de corriente alterna) y es un tiristor bidireccional que consta de dos electrodos, ánodo y cátodo, y que no posee ningún elemento de control. Permite el transporte de corriente en dos sentidos, siempre que se le active con la tensión de disparo.

Los hay de tres y cuatro capas. Los primeros, de funcionamiento análogo al de un transistor sin conexión base, tiene fuertemente dopados sus elementos emisor y colector, los cuales pueden intercambiar sus funciones, permitiéndole trabajar bidireccionalmente. Los segundos son, en realidad, dos diodos Shockley con un acoplamiento especial. Los diodos Shockley son dispositivos electrónicos que sólo pueden asumir dos estados antagónicos: cerrados, situación en la que presentan baja impedancia, o abiertos, estado en el que poseen alta impedancia.

Los DIAC se utilizan para actuar sobre los TRIAC, que son otro tipo de tiristores empleados en iluminación para regular la intensidad de la misma y en calefacciones para el control de la temperatura.

TRIAC

Un TRIAC (acrónimo de Triode for Alternative Current o triodo para corriente alterna) es, en esencia, un tiristor provisto de cinco capas de semiconductores en una estructura tal que le permite conducir en las dos direcciones. Presenta tres electrodos: uno para control, denominado puerta (gate, en inglés), y dos de conducción principal (ánodo y cátodo). Esta disposición le permite conmutar la corriente eléctrica en cualquier dirección por medio de la aplicación de una pequeña intensidad de cualquier polaridad entre el electrodo de control (puerta) y uno de los dos terminales principales de conducción.

Esquema del circuito de una lámpara que usa un TRIAC.

Desde un punto de vista tecnológico, el TRIAC se fabrica como un dispositivo integrado por dos tiristores integrados en una conexión paralela inversa. Sus principales aplicaciones se encuentran en el dominio de la iluminación regulada por atenuadores, el control de temperaturas y el de velocidad de motores. No obstante, su carácter de dispositivo de conducción bidireccional puede revelarse en ocasiones como un inconveniente. Esta misma circunstancia hace que, en los instantes de transición por valores de tensión nula, en inversión de corriente, se puede producir una desconexión indebida del dispositivo.

Por ello, el empleo de los TRIAC, por ejemplo en cargas de motor altamente inductivas, suele requerir el empleo de circuitos denominados snubber tales que facilitan un funcionamiento suave del dispositivo en toda circunstancia. Los snubber son circuitos de tipo resistivo-capacitivo (rc) que se interponen entre el ánodo y el cátodo para regular y limitar la velocidad de cambio de la tensión con respecto al tiempo. Su interposición, no obstante, obliga a una configuración conjunta más compleja, que se basa en el empleo de dos circuitos de disparo de puerta esencialmente idénticos.