Apuntes electronica de potencia

Electrinica de Potencia “Apuntes”


“Apuntes 1er Parcial”

Electrónica de Potencia
La electrónica de Potencia es una rama de la ingeniería eléctrica que consigue adaptar y transformar a la electricidad, con la finalidad de energizar otros equipos, transformar la energía, así como el de controlar el funcionamiento de máquinas eléctricas.
Es decir se refiere a la aplicación de dispositivossemiconductores, al control y transformación de potencia eléctrica, incluyendo variadas aplicaciones en sistemas de control tales como: Suministro eléctricos a consumos industriales o incluso la interconexión entre sistemas electicos de potencia.

Dispositivos de Estado Solido

Están fabricados a base de semiconductores

Ge→0.3V a 0.4VSi→0.7vCa

Electrones Donantes y Ausentes

e- | e+|
Electrones Donantes | Electrones Ausentes |
P | I |
Bi | Ga |
Sb | B |

Técnicas de Fabricación de Semiconductores

* Por crecimiento
* Por difusión
* Implantación iónica

Tiratrón de DC equivalente de SCRTiratrón de AC equivalente al TRIACLaboratorios BellGE-RCAWestinhouse

* ISS: Integración a corta escala
* IMS: Integración a media escala
* IHS:Integración a gran escala

Diodo Semiconductor

Estructura Básica

Existen 2 tipos de polarización en el diodo:
a) Va>Vc (Forward Bias) Directamente polarizado, altamente conductivo y ofrece resistencia nula.
b) Va≤Vc (Reverse Bias) Inversamente polarizado, altamente resistivo y no conduce corriente.

El modelo matemático del diodo es la ecuación de Eber Mol

ID=ISDeVDqKT-1
Dónde:ID= Corriente del diodo.
ISD= Corriente de saturación inversa del diodo.
VD= Voltaje del diodo o de unión np o pn.
q= Carga electrónica 1.602×10-19 coulomb
qKT=1.602×10-19 coulomb1.38×10-23J°K290°K
K= Constante de trabajo de Boltsman 1.38×10-23J°K
T= Temperatura en °K

Diodo de Silicio posee un voltaje Barrier VBarrier=0.7V
VD | e40VD |
0.0V | e0=1 |
0.1v | e4=54.6 |
0.2v | e8=2981|
0.3v | e12=162754 |
0.4v | e16=8886111 |
0.5v | e20=485165195 |
0.6v | e24=2.64×1010 |
0.7v | e28=1.44×1012 |

Curva característica del Diodo

VAC≥VBarrier: También el diodo está directamente polarizado incrementándose la corriente proporcionando potencia a una carga, la resistencia es nula y altamente conductivo.
El diodo está directamente polarizado pero la corriente no escapaz de suministrar potencia a una carga; es resistivo.

ID=ISDeVoηVγ-1

Vγ=Gradiente de Tensión
η= Constante empírica 0.8≤η≤1.2 valor típico η=1.0
e40VD≫1
ID=ISDe40VD → ID=ISDeVoηVγ
Gradiente en nA≤ISD≤200μA

El parámetro VRRM es proporcionado por el fabricante del diodo, y se define como la tensión inversa máxima que se puede aplicar entre las terminales ánodo-cátodo, sin laposibilidad de que el diodo se destruya; es decir este parámetro establece las propiedades rectificadoras de un diodo semiconductor; es decir exceder este voltaje de valor inverso destruye al diodo irreversiblemente.
Si proyectamos el valor de esta tensión con el eje de las corrientes obtendremos un valor estimado gráfico del valor de la corriente de saturación inversa del mismo diodo.Problema
Supóngase que el circuito indicado, la fuente de voltaje de alimentación ha sido sustituida por una de 5V y una resistencia de carga de 0.2Ω, el diodo bajo prueba es el 1N3879 el cual establece una caída de tensión típica de 1V en operación estática, y además en condición dinámica establece una caída de tensión de 0.8V a 1.4V, además el fabricante del diodo proporciona como dato unaresistencia interna en condición estática de 0.26Ω.Calcular la corriente de carga, para cada caso en el cual el diodo ha sido modelado electrónicamente.

a) IL=VSRL → IL=5V0.2Ω=25A
b) IL=VS-VDSRL → IL=5V-1V0.2Ω=20A
c) IL=VS-VoRL → IL=5V-0.8V0.2Ω=21A
c) IL=VS-VoRL → IL=5V-1.4V0.2Ω=18A
d) IL=VS-VoRL+rd → IL=5V-1V0.2Ω+0.26Ω= 8.69A

Normalmente cuando se analizan circuitos con...