UNIVERSIDAD DEL AZUAY

TRABAJO DE ELECTRONICA DE POTENCIA II

REALIZADO POR:JOSE SARMIENTO

OCTAVO CICLO DE INGENIERIA ELECTRONICA

RESUMEN DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

INTRODUCCION

Los dispositivos semiconductores utilizados en Electrónica de Potencia se clasifican en tres grupos, de acuerdo con su grado de control:

1. Dispositivos no controlados 2. Dispositivos semicontrolados 3. Dispositivos totalmente controlados

El diodo es un interruptor unidireccional , sus principales características son:

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.

La tensión de caída aumenta a 1 o 2 V siento esta nueva región es la causante de este fenómeno.

Tiene dos estados de recuperación: Recuperación inversa: Es el tiempo de paso de

conducción a bloqueo (on - off) Recuperación Directa: Es el tiempo de paso de

bloqueo a conducción (off -on)

Los tipos de diodos de potencia son: Diodos Schotky, Diodos de recuperación rápida Diodos rectificadores o de frecuencia de línea.

DISPOSITIVOS NO CONTROLADOS- DIODOS DE POTENCIA

DISPOSITIVOS SEMICONTROLADOS- TIRISTORES

Es una estructura de cuatro capas (P-N-P-N) que representan un funci

El paso de On a Off, realiza normalmente por control externo

El paso de Off a On, se da cuando la correinte del tiristor es mas pequeña que la corriente de mantenimiento.

Sus tipos dentro de estos semiconductores son:

SCR (Rectificador Controlado de Silicio) TRIAC (Triodo de Corriente Alterna) GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

Veremos brevemente cada uno de ellos a continuacion:

TIRISTORES- SCR

Es el dispositivo que control mayor potencia. Soporta mayor tensión inversa entre sus terminales La corriente establece en el sentido ánodo- cátodo. Nuevos parámetros en su recta de funcionamiento

ZONA DE BLOQUEO INVERSO (VAK<0).- Estado de OFF inversa, comportándose como un diodo

ZONA DE BLOQUE DIRECTO( VAK >0 sin disparo).- Comporta como un circuito abierto hasta alcanzar el voltaje de ruptura

ZONA CONDUCCIÓN (VAK >0 disparado).- Se comporta como interruptor cerrado y se mantiene hasta que sea menor a la corriente de mantenimiento.

TIRISTORES- TRIAC

Es un tiristor bidireccional de tres terminales. Permite el paso de la corriente en los dos sentidos entre terminales

A1 y A2 Puede disparse con tensiones de puerta de ambos signos, pero solo

tiene un gate en el exterior, es decir un solo circuito de control Funciona como dos SCR en antiparalelo Máximo 1000v, 15 A, 15kW, 50/60 Hz.

TIRISTORES- GTO

Máximo 5000v, 4000A El GTO tiene control externo en el paso de conducción a bloqueo, de

On a Off. Y tambien permiete controlar externamente el paso de OFF a ON. El mecanismo de disparo es parecido al del SCR Un GTO al contrario de un SCR pude no tener la capacidad de

bloqueo de tensiones inversas. Si gate + pasa de estado de ON a OFF Si gate – oasa de estado de OFF a ON

TRANSISOTES

Los transistores de potencia tambien trabajan en zona de conmutación, es cir en ON-OFF

Sus ventajas es que son totalmente controlados Se clasifican en

BJT (B IPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) MOSFET IGBT

TRANSISTORES- BJT

Son interruptores de potencia controlados por corriente. Los de tipo npn son los mas utilizados Consumen mayor energía que los SCR Se controlan por la base Trabaja en 3 zonas pricipalmente

CORTE.- No inyecta corriente a la base (interruptor abierto) ACTIVA.- Inyecta corriente a la base del transistor. Se da cuando funciona

como amplificador mas no como semiconductor de potencia SATURACION.- Inyecta suficiente corriente a la base. Interruptor ideal.

TRANSISTORES- MOSFET

Son transistores controlados por Tensión. Debido al aislamiento de óxido de silicio de la base.

Existen dos tipos dentro de estos transistores de potencia: De canal “n” y de canal “p”

Desventaja.- Maneja reducida potencia porque se calientan mucho Ventaja.- Son los transistores mas rápidos que existen Trabaja en 3 zonas fundamentalmente:

CORTE.- VG y Vcc es menor al voltaje de umbral. Interruptor abierto ÓHMICA.- Si Vg y Vcc es mayor a Vp y Vcc, se cierra el transistor modelado por una

resistencia. SATURACION.- Si se cierra el transistor pero con un voltaje en el drain-source

elevado.

TRANSISTORES- IGBT

Son dispositivos semiconductores híbridos Une la velocidad de disparo de un MOSFET con las pequeñas pérdidas de

conducción de un BJT Velocidad de conmutacion en KhZ menor al MOSFET Maneja hasta decenas de amperios, 1200-2000v Tiene una entrada de alta impedancia No presenta problemas de ruptura secundaria como los BJT Tambien son activados por tensión

TABLAS DE COMPARACIONES Y RENDIMIENTOS DE LOS DIFERENTES SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

APLICACIONES DE LOS DISPOSITIVOS DE POTENCIA EN LA VIDA REAL