Robotica

Transistores de potencia
En electrónica es muy habitual el hablar de transistores de baja potencia (pequeña señal) y de transistores de potencia (gran señal). Es una forma muy sencilla de diferenciar  a los transistores que trabajan con potencias relativamente pequeñas de los transistores que trabajan con potencias mayores.
Transistores de baja potencia
Se le llama transistor de bajapotencia, o pequeña señal, al transistor que tiene una intensidad pequeña (IC pequeña), lo que corresponde a una potencia menor de 0,5 W. En este tipo de transistores interesará obtener bcc grandes (bcc = 100 ÷ 300).

Transistores de potencia
Se le llama transistor de potencia al transistor que tiene una intensidad grande (IC grande), lo que corresponde a una potencia mayor de 0,5 W. En este tipo detransistores la bcc que se puede obtener en su fabricación suele ser bastante menor que en los de baja potencia (bcc = 20 ÷ 100).

El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como características especiales las altas tensiones e intensidades que tienen que soportar y, por tanto, las altas potencias a disipar.
Existentres tipos de transistores de potencia:
* bipolar.
* unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo).
* IGBT.
Parámetros | MOS | Bipolar |
Impedancia de entrada | Alta (1010 ohmios) | Media (104 ohmios) |
Ganancia en corriente | Alta (107) | Media (10-100) |
Resistencia ON (saturación) | Media / alta | Baja |
Resistencia OFF (corte) | Alta | Alta |
Voltaje aplicable | Alto(1000 V) | Alto (1200 V) |
Máxima temperatura de operación | Alta (200ºC) | Media (150ºC) |
Frecuencia de trabajo | Alta (100-500 Khz) | Baja (10-80 Khz) |
Coste | Alto | Medio |
El IGBT ofrece a los usuarios las ventajas de entrada MOS, más la capacidad de carga en corriente de los transistores bipolares:
* Trabaja con tensión.
* Tiempos de conmutación bajos.
* Disipaciónmucho mayor (como los bipolares).
Nos interesa que el transistor se parezca, lo más posible, a un elemento ideal:
* Pequeñas fugas.
* Alta potencia.
* Bajos tiempos de respuesta (ton , toff), para conseguir una alta frecuencia de funcionamiento.
* Alta concentración de intensidad por unidad de superficie del semiconductor.
* Que el efecto avalancha se produzca a un valorelevado ( VCE máxima elevada).
* Que no se produzcan puntos calientes (grandes di/dt ).
Una limitación importante de todos los dispositivos de potencia y concretamente de los transistores bipolares, es que el paso de bloqueo a conducción y viceversa no se hace instantáneamente, sino que siempre hay un retardo (ton , toff). Las causas fundamentales de estos retardos son las capacidadesasociadas a las uniones colector - base y base - emisor y los tiempos de difusión y recombinación de los portadores.

Principios básicos de funcionamiento |
La diferencia entre un transistor bipolar y un transistor unipolar o FET es el modo de actuación sobre el terminal de control. En el transistor bipolar hay que inyectar una corriente de base para regular la corriente de colector, mientras queen el FET el control se hace mediante la aplicación de una tensión entre puerta y fuente. Esta diferencia vienen determinada por la estructura interna de ambos dispositivos, que son substancialmente distintas.
Es una característica común, sin embargo, el hecho de que la potencia que consume el terminal de control (base o puerta) es siempre más pequeña que la potencia manejada en los otros dosterminales.
En resumen, destacamos tres cosas fundamentales:
* En un transistor bipolar IB controla la magnitud de IC.
* En un FET, la tensión VGS controla la corriente ID.
* En ambos casos, con una potencia pequeña puede controlarse otra bastante mayor.

Tiempos de conmutación |

Cuando el transistor está en saturación o en corte las pérdidas son despreciables. Pero si...