Semiconductores

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Electronica de Potencia

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Semiconductores

  1. 1. UDAfacultad de ciencia y tecnologiaELECTRONICA DE POTENCIA II.semiconductores<br />Diego Cabrera Pauta.<br />Juan Carlos Ronquillo Ordoñez.<br />
  2. 2. DIODOS DE POTENCIA<br />El diodo es una estructura P-N que permite el paso de corriente en un solo sentido. Este diodo se caracteriza por soportar mayores corrientes (de acuerdo a su área) y mayores tensiones inversas (de acuerdo a su longitud).<br />La caída de tensión en estos diodos es de 1 a 2V dependiendo de la corriente que circule.<br />
  3. 3. Estructura interna de un diodo de potencia<br />
  4. 4.
  5. 5. Símbolo y característica estática corriente-tensión de un diodo de potencia<br />
  6. 6. TIRISTORES<br />Tipos de tiristores:<br />SCR<br />TRIAC<br />GTO<br />
  7. 7. SCR(Rectificador Controlado de Silicio)<br />Esta formado por cuatro niveles P-N-P-N. Dispone de un terminal de control llamado GATE que es el encargado de establecer el paso de corriente entre A y K. Este dispositivo puede trabajar solo en 180º ya que el gate se dipara solo con el positivo de la onda alterna.<br />
  8. 8. Estructura y símbolo del SCR<br />
  9. 9. Caracteristicas y Ventajas.<br />En OFF no permite el paso de corriente bloqueando la tensión.<br />La caída de tensión en ON es de pocos voltios.<br />Cuando se le retira la corriente al GATE queda retenida su corriente de A a K.<br />
  10. 10.
  11. 11. Tipos de disparar el SCR.<br />Disparo por tensión excesiva<br />Disparo por impulso de puerta<br />Disparo por derivada de tensión<br />Disparo por temperatura<br />Disparo por Luz<br />
  12. 12.  TRIAC(“Triode of AlternatingCurrent”)<br />Permite el paso de la corriente en ambos sentidos y puede ser disparado con Voltajes en el GATE de ambos signos de la onda alterna (360º).<br /> Esquema equivalente de un TRIAC.<br />
  13. 13. Símbolo y estructura interna de un TRIAC<br />
  14. 14. Características y Ventajas.<br />Las tensiones y corrientes necesarias para producir la transición del TRIAC son diferentes según las polaridades de las tensiones aplicadas.<br />Requiere un único circuito de control lo que hace que este dispositivo sea muy compacto.<br /> Desventajas.<br />Es un dispositivo con una capacidad de potencia muy reducida en el control.<br />Trabajan a frecuencias pequeñas, como máximo la frecuencia de la red monofásica.<br />
  15. 15. Características I-V del TRIAC<br />
  16. 16. GTO(“GateTurn-Off Thyristor”)<br />Es un tiristor que puede manejar el paso de on-off y viceversa desde un circuito externo.<br />El GTO es un tiristor con capacidad externa de bloqueo.<br />
  17. 17. Símbolo y estructura interna de un GTO<br />
  18. 18. Características y Ventajas.<br />Si la corriente del GATE es positiva pasara de OFF a ON y si es negativa ira de ON a OFF.<br />El voltaje anodo-catodo en polarización directa es mas elevada que para los tiristores convencionales. <br />Desventajas.<br />Es mas caro que un SCR.<br />El rango de Tensiones y corrientes es mas pequeño que de un SCR.<br />
  19. 19. Característica estática (I – V) de un GTO<br />
  20. 20. TRANSISTORES<br />Tipos de transistores:<br />TBP (Transistor Bipolar de Potencia)<br />MOSFET<br />IGBT<br />
  21. 21. Transistor Bipolar de Potencia (TBP)<br />Son transistores controlados por corriente. Funcionan en forma de interruptores y pueden ser de 2 tipos pnp o npn.<br />Características y Ventajas.<br />Una ventaja es que son totalmente controlados y que no disponen de un terminal de control.<br />Soporta tensiones elevadas ya que tiene una baja concentración de impurezas en el colector.<br />Baja caída de tensión en saturación.<br />Desventajas.<br />Poca ganancia con v/i grandes.<br />Consume mas energía al no tener el terminal de control ya que funciona directamente.<br />
  22. 22. Símbolos de los transistores bipolares npn y pnp<br />
  23. 23. Estructura básica del transistor bipolar<br />
  24. 24. Zonas<br />Corte: Se comporta como un interruptor abierto, que nos permite la circulación de corriente entre colector y emisor. Por tanto, en ésta zona de funcionamiento el transistor está desactivado.<br />Activa: se inyecta corriente a la base del transistor, y éste soporta una determinada<br /> tensión entre colector y emisor,en la región activa, el transistor actúa como un<br /> amplificador, donde la corriente del colector queda amplificada mediante la ganancia y el voltaje VCE disminuye con la corriente de base: la unión CB tiene polarización inversa y la BE<br /> directa.<br />*Saturación: se inyecta suficiente corriente a la base para disminuir la vCE y conseguir que el transistor se comporte como un interruptor cuasi ideal. La tensión que soporta entre sus terminales es muy pequeña y depende del transistor. En éste caso ambas uniones están polarizadas directamente. Se suele hablar de la tensión colector-emisor en saturación.<br />
  25. 25. Características V-I de los transistores bipolares<br />
  26. 26. CONEXIÓN DARLINGTON<br />No es mas que la conexión de varios transistores para aumentar la ganancia total del transistor.<br /> Características y Ventajas.<br />Mayor ganancia de corriente.<br />Tanto el disparo como el bloqueo son secuenciales.<br />La caída de tensión en saturacion es bastante constante.<br /> <br /> Desventajas.<br />Se utilizan para potencias medias y frecuencias de trabajo medias.<br />
  27. 27. MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors)<br />Son transistores controlados por tensión. Existen dos tipos de canal N y canal P.<br /> <br /> Características y Ventajas<br />Presenta menores perdidas<br />Mayor velocidad de Conmutacion.<br />Facilidad de control gracias al aislamiento de la puerta.<br />El consumo de corriente de puerta es pequeño.<br />Desventajas<br />La resistencia en saturación Ron varia mucho con la temperatura y la corriente que circula.<br />La potencia que maneja es bastante reducida.<br />
  28. 28. Símbolos de los transistor MOSFET de canal n y canal p<br />
  29. 29. IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor)<br />Es una mezcla entre el MOSFET y el BJT con cada una de sus caracteristicas, ya que, pequeñas perdidas en conduccion y facilidad de disparo.<br /> Características y Ventajas.<br />Puede soportar tensiones elevadas, con un control sencillo de tensión en el GATE.<br />Permite trabajar en rangos de frecuencias medias, controlando potencias bastante elevadas.<br /> <br /> Desventajas.<br />La velocidad a la que trabajan no es tan elevada como la de los MOSFETS <br />
  30. 30. Símbolos alternativos de los transistores IGBTs<br />
  31. 31. Comparación entre los diferentes transistores de potencia<br />

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