dispositivos de potencia

Dispositivos semiconductores para la
Electrónica de Potencia
Tema 2

Tema 2. Dispositivos

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TIPOS DE DISPOSITIVOS

1. NO CONTROLADOS
• DIODOS

2. SEMICONTROLADOS
• TIRISTORES

3. CONTROLADOS
• TRANSISTORES BIPOLARES
• MOSFET
• IGBT
• GTO
• ETC...

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SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Modo de operación
Lossemiconductores utilizados en la Electrónica de
Potencia operan como interruptores:

N interesa
Nos
i t
conocer
¾ Características de conducción
¾ Características de conmutación
¾ Método de control
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SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Valores que definen un componente
Tensión Inversa
Tensión q
que debe p
poder bloquear
q
sin dañarse
¾ Tensiónmáxima en continua
¾ VRRM : Maximum Repetitive Peak Reverse Voltage
Tensión de pico repetitivo
¾ VRSM : Maximum Non Repetitive Peak Reverse Voltage
Tensión de pico no repetitivo

Tensión Directa
Caída de tensión en conducción
¾ VF : Forward Voltage
T bié aparece como VD, VCE satt...
También
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SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Valores que definenun componente
Corriente Directa
¾ Corriente media máxima
IF (Avg) : Average Forward Current
¾ Corriente eficaz máxima
IF (RMS) : Maximum RMS Current
¾ Corriente de
d pico repetitivo
IFRM : Maximum Repetitive Peak Forward Current
¾ C
Corriente
i t de
d pico
i no repetitivo
titi
IFSM : Maximum Non Repetitive Peak Forward Current

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Valores que definen un componente
Otros límites
¾ Potencia máxima
¾ Temperatura máxima en la unión
¾ Avalancha Secundaria

Safe
Operating
Area

Avalancha
A
l
h
Secundaria

log i
log Imax

Potencia
máxima

SOA
log v
log Vmax

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SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Pérdidas
Siempre que existe convivenciatensión corriente en el componente,
se disipa energía en forma de calor
V

Ε=

I

T

∫ u ⋅ i ⋅ dt
0

Ε
∑
P=
= f ⋅

P. Conducción
P

T

∑Ε

P. Conmutación
encendido

apagado
p g

PTOTALES= PENCENDIDO+PAPAGADO+PCONDUCCIÓN+PEXCITACIÓN
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SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Frecuencia de conmutación
Rapidez con la cual es capaz deconmutar un dispositivo
Viene limitada por:

¾ Capacidades
p
parásitas
p
¾ Difusión de portadores
¾ Pérdidas en conmutación
Ε=

∫

T

u ⋅ i ⋅ dt

0

Tema 2. Dispositivos

Ε
∑
P=
= f ⋅
T

∑Ε
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DIODOS

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DIODOS

Característica estática del diodo
I t
Intensidad
id d I

Ánodo

Cátodo

p

nTensión
inversa

VB
IO

Tema 2. Dispositivos

Tensión V
Tensión
directa

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DIODOS

Modelos estáticos del diodo en estado de
conducción
d
ió
Modelo
ideal

Cortocircuito
Tema 2. Dispositivos

Primera
aproximación

Pd = Vd ⋅ I d ,med

Segunda
g
aproximación

Pd = Vd ⋅ I d ,med + rd ⋅ I d2,ef
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8.3. Diodos

DIODOSCaracterística dinámica del diodo: tiempo
de recuperación inversa trr
trr

IF

Qrr

ts

S

0
0.25IRR

IR
R

t

Carga eléctrica almacenada o
desplazada.
Factor de suavizado. Es la relación
entre los tiempos de caída y
almacenamiento

tf

Ejemplo de conmutación con
recuperación suave

S iG 2 > iG1

VRRM
VDRM

vak

IMPLICACIONES CARACTERÍSTICA ESTÁTICA
3 ZONA DEBLOQUEO

1. REQUISITOS DE DISPARO
vak > 0 (Previamente polarizado en directa)

EFECTO
AVALANCHA

DE TENSIÓN DIRECTA
Tensión máxima vDRM

iG > iG DISPARO
Iak > IH CORRIENTE DE ENCLAVAMIENTO
2. REQUISITOS DE APAGADO

El modelo de pérdidas en conducción es igual al del diodo

iak < 0 CORRIENTE DE MANTENIMIENTO

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TIRISTOR

Corriente de...