Semiconductores de potencia

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Jose Sarmiento
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Semiconductores de potencia

  1. 1. UNIVERSIDAD DEL AZUAYTRABAJO DE ELECTRONICA DE POTENCIA IIREALIZADO POR:JOSE SARMIENTOOCTAVO CICLO DE INGENIERIA ELECTRONICA<br />RESUMEN DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA<br />
  2. 2. INTRODUCCION <br />Los dispositivos semiconductores utilizados en Electrónica de Potencia se clasifican en tres grupos, de acuerdo con su grado de control:<br />1. Dispositivos no controlados<br />2. Dispositivos semicontrolados<br />3. Dispositivos totalmente controlados<br />
  3. 3. DISPOSITIVOS NO CONTROLADOS - DIODOS DE POTENCIA<br />El diodo es un interruptor unidireccional , sus principales características son:<br />Tiene una estructura P-N; con una área mayor para soportar mayores corrientes en conducción (en el orden de los KA) y tensiones inversas (en el orden de los KA). El mayor tamaño se debe al aumento de una región intermedia n de bajo dopaje que lo diferencia de los diodos de señal.<br />La tensión de caída aumenta a 1 o 2 V siento esta nueva región es la causante de este fenómeno.<br />Tiene dos estados de recuperación: <br />Recuperación inversa: Es el tiempo de paso de<br />conducción a bloqueo (on - off)<br />Recuperación Directa: Es el tiempo de paso de<br />bloqueo a conducción (off -on)<br />Los tipos de diodos de potencia son:<br />Diodos Schotky, <br />Diodos de recuperación rápida <br />Diodos rectificadores o de frecuencia de línea.<br />
  4. 4. DISPOSITIVOS SEMICONTROLADOS - TIRISTORES<br />Es una estructura de cuatro capas (P-N-P-N) que representan un funci<br />El paso de On a Off, realiza normalmente por control externo<br />El paso de Off a On, se da cuando la correinte del tiristor es mas pequeña que la corriente de mantenimiento.<br />Sus tipos dentro de estos semiconductores son:<br />SCR (Rectificador Controlado de Silicio)<br />TRIAC (Triodo de Corriente Alterna)<br />GTO (GateTurn-Off Thyristor)<br />Veremos brevemente cada uno de ellos a continuacion:<br />
  5. 5. TIRISTORES - SCR<br />Es el dispositivo que control mayor potencia.<br />Soporta mayor tensión inversa entre sus terminales<br />La corriente establece en el sentido ánodo- cátodo.<br />Nuevos parámetros en su recta de funcionamiento<br />ZONA DE BLOQUEO INVERSO (VAK<0).- Estado de OFF inversa, comportándose como un diodo<br />ZONA DE BLOQUE DIRECTO( VAK >0 sin disparo).- Comporta como un circuito abierto hasta alcanzar el voltaje de ruptura<br />ZONA CONDUCCIÓN (VAK >0 disparado).- Se comporta como interruptor cerrado y se mantiene hasta que sea menor a la corriente de mantenimiento.<br />
  6. 6. TIRISTORES - triac<br />Es un tiristor bidireccional de tres terminales.<br />Permite el paso de la corriente en los dos sentidos entre terminales A1 y A2<br />Puede disparse con tensiones de puerta de ambos signos, pero solo tiene un gate en el exterior, es decir un solo circuito de control<br />Funciona como dos SCR en antiparalelo<br />Máximo 1000v, 15 A, 15kW, 50/60 Hz.<br />
  7. 7. TIRISTORES - gto<br />Máximo 5000v, 4000A<br />El GTO tiene control externo en el paso de conducción a bloqueo, de On a Off.<br />Y tambienpermiete controlar externamente el paso de OFF a ON.<br />El mecanismo de disparo es parecido al del SCR<br />Un GTO al contrario de un SCR pude no tener la capacidad de bloqueo de tensiones inversas.<br />Si gate + pasa de estado de ON a OFF<br />Si gate – oasa de estado de OFF a ON<br />
  8. 8. TRANSISOTES<br />Los transistores de potencia tambien trabajan en zona de conmutación, es cir en ON-OFF<br />Sus ventajas es que son totalmente controlados<br />Se clasifican en <br />BJT (B IPOLAR JUNCTION TRANSISTOR)<br />MOSFET<br />IGBT<br />
  9. 9. TRANSISTORES - BJT<br />Son interruptores de potencia controlados por corriente.<br />Los de tipo npn son los mas utilizados<br />Consumen mayor energía que los SCR<br />Se controlan por la base<br />Trabaja en 3 zonas pricipalmente<br />CORTE.- No inyecta corriente a la base (interruptor abierto)<br />ACTIVA.- Inyecta corriente a la base del transistor. Se da cuando funciona como amplificador mas no como semiconductor de potencia<br />SATURACION.- Inyecta suficiente corriente a la base. Interruptor ideal.<br />
  10. 10. TRANSISTORES - MOSFET<br />Son transistores controlados por Tensión. Debido al aislamiento de óxido de silicio de la base.<br />Existen dos tipos dentro de estos transistores de potencia:<br />De canal “n” y de canal “p”<br />Desventaja.- Maneja reducida potencia porque se calientan mucho<br />Ventaja.- Son los transistores mas rápidos que existen<br />Trabaja en 3 zonas fundamentalmente:<br />CORTE.- VG y Vcc es menor al voltaje de umbral. Interruptor abierto<br />ÓHMICA.- Si Vg y Vcc es mayor a Vp y Vcc, se cierra el transistor modelado por una resistencia.<br />SATURACION.- Si se cierra el transistor pero con un voltaje en el drain-source elevado.<br />
  11. 11. TRANSISTORES - IGBT<br />Son dispositivos semiconductores híbridos<br />Une la velocidad de disparo de un MOSFET con las pequeñas pérdidas de conducción de un BJT<br />Velocidad de conmutacion en KhZ menor al MOSFET <br />Maneja hasta decenas de amperios, 1200-2000v<br />Tiene una entrada de alta impedancia<br />No presenta problemas de ruptura secundaria como los BJT<br />Tambien son activados por tensión<br />
  12. 12. Tablas de comparaciones y rendimientos de los diferentes semiconductores de potencia<br />
  13. 13. Aplicaciones de los dispositivos de potencia en la vida real<br />

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