diodos semiconductores de potencia

DIODOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

FABIAN DURAN PACHECORODOLFO MARTINEZ SANTOYA

YEISER MONTERO

DIODOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

IntroducciónCaracterísticas de diodosCaracterísticas de recuperación

inversaTipos de diodos de potenciaDiodos conectado en serieDiodos conectados en paraleloEjemplosBibliografía

INTRODUCCION

la evolución de la electrónica de potencia ha seguido un camino paralelo al desarrollo de los semiconductores de potencia.Los diodos semiconductores de potencia juegan un papel muy importante en los circuitos electrónicos de potencia. Un diodo funciona como un interruptor, a fin de llevar a cabo varias funciones como las de interruptores en los rectificadores, de marcha libre en los reguladores conmutados etc.

DIODOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

El diodo es un dispositivo basado en Silicio Mono cristalino de Alta Pureza, cuya característica principal es que puede permitir el paso de la corriente eléctrica a través de él, en determinadas condiciones, mientras que puede interrumpirla en otras.

CARACTERISTICAS DE LOS DIODOS

un diodo de potencia es un dispositivo de unión pn de dos terminales.

cuando el potencial del ánodo es positivo con respecto al cátodo, se dice que el diodo tiene polarización directa o positiva se dice que el diodo conduce. y cuando el potencial del cátodo es positivo con respecto al ánodo, se dice que el diodo tiene polarización inversa

ECUACION SCHOCKLEY DEL DIODO

ECUACION SCHOCKLEY DEL DIODO

REGIONES DE OPERACION

• región de polarización directa, donde vd>0

• región de polarización inversa, donde vd<0

• región de ruptura, donde vd<-vzk

CARACTERISTICAS DE RECUPERACION INVERSA

se le denomina tiempo de recuperación inversa al tiempo que requieren los portadores minoritarios para recombinarse con cargas opuestas y neutralizarse. trr=ta + tbta = representa el tiempo entre el cruce por cero y la corriente inversa pico irr.tb= es debido al almacenamiento de carga en el material del cuerpo del semiconductor.

CARGA DE RECUPERACION INVERSA

Es la cantidad de portadores de carga que fluyen a través del diodo en dirección inversa debido a un cambio de la conducción directa a la condición de bloque inverso. La carga de almacenamiento, que es el área envuelta por la trayectoria de la corriente de recuperación, es aproximadamente.

EJEMPLO

La caída de voltaje directa de un diodo de potencia es VD=1.2 V, a ID=300 A , suponiendo que n=2 y que Vt = 25.8mV, encuentre la corriente de saturación Is.

TIPOS DE DIODOS DE POTENCIA

Idealmente, un diodo no debería tener tiempo de recuperación inversa. Sin embargo, el costo de fabricación de un diodo semejante seria bastante elevado. En muchas aplicaciones es de poca importancia este tiempo de recuperación inversa y se pueden utilizar diodos poco costosos.

TIPOS DE DIODOS DE POTENCIA

Dependiendo de las características de recuperación y de las técnicas de fabricación, los diodos de potencia se pueden clasificar en 3 categorías:

Diodos de uso generalDiodos de recuperación rápidaDiodos Schottky

DIODOS DE USO GENERAL

Los diodos de rectificación de uso general tienen un tiempo de recuperación inversa relativamente alto, típicamente de 25us, y se utilizan en aplicaciones de baja velocidad en las que el tiempo de recuperación no es critico. Por ejemplo los rectificadores.

DIODOS DE RECUPERACION RAPIDA

Tienen un tiempo de recuperación bajo, por lo general menor de 5us, se utilizan en circuitos convertidores cd-cd y cd-ca, en los que la velocidad de recuperación es a menudo de importancia critica.

DIODOS SCHOTTKY

En un diodo Schottky se puede eliminar o minimizar el problema de almacenamiento de carga de una unión pn. Esto se lleva a cabo estableciendo una barrera de potencial con un contacto entre un metal y un semiconductor. Sobre una capa delgada epitaxial de silicio tipo n se deposita una capa de metal. La barrera de potencial simula el comportamiento de una unión pn.

DIODOS DE CARBURO DE SILICIO (SiC)El SiC. Es un nuevo material que se esta utilizando en la electrónica de potencia. Sus propiedades mejoran a las de silicio (Si.) y de Arseniuro de galio (GaSi). Tenemos tres variantes para este tipo de diodos: diodos Schottky, diodos JBS, diodos PIN.

DIODOS CONECTADOS EN SERIEEn muchas aplicaciones de alto voltaje, un diodo comercialmente disponible no puede dar la especificación de voltaje requerida, por lo que los diodos se conectan en serie para aumentar las capacidades de bloqueo inverso.

Una solución sencilla, es que se comparta el voltaje con una resistencia a través de cada diodo. Debido a esta distribución de voltajes iguales. La corriente de fuga en cada diodo sería diferente.

Los valores de VD1 Y VD2 los podemos encontrar con las siguientes ecuaciones

DIODOS EN PARALELOEn aplicaciones de alta potencia, los diodos se conectan en paralelo para aumentar la capacidad de conducción de corriente, a fin de llenar las especificaciones de corriente deseadas. La distribución de corriente de los diodos estará de acuerdo con sus respectivas caídas de voltaje directas.

EJEMPLO

BIBLIOGRAFIA

ELECTRONICA DE POTENCIA: circuitos, dispositivos y aplicaciones. MUHAMMAD H. RASHID. Segunda edición.