Disp__Diodo_de_Potencia

DISPOSITIVOS USADOS EN
LOS CONVERTIDORES DE
POTENCIA

1. INTRODUCCION

Dispositivos Electrónicos




Sin control: Diodos
Con control de encendido: Tiristores
Con control total: Transistores

Dispositivos Pasivos




Transformadores
Bobinas
Condensadores

Diodos de Potencia





Diodos de tres capas
Mayor sección
Problemas de velocidad
Problemas térmicos

Ánodo

Cátodo

p+

Tiristores(SCR)
 Sólo control de
encendido
 Muy robustos
 Baja frecuencia
 Tecnología muy madura
Cátodo

n-

p-

n+

p+

Puerta
n+
n-

Cátodo
Ánodo

Tipo transistor
 GTO (tiristor apagado por puerta)
 Transistor bipolar de potencia
 Transistor MOSFET de potencia
 IGBT (transistor bipolar de puerta aislada)
 Otros muchos en evolución

GTO

Transistor bipolar

 Control de encendido y apagado(difícil)
 Muy robustos
 Baja frecuencia (mayor que los
SCR’s)
Puerta

pp+

 Control de encendido y
apagado (dificultad media)
 Robustos
 Media frecuencia (mayor que
los SCR’s y los GTO’s)

Cátodo

n+

Base Emisor

n-

Cátodo
Ánodo

Colector

p
n- n+

MOSFET de potencia
 Fácil control de encendido y
apagado
 Alta frecuencia (mayor que
los otros)
 Resistivo en conducción
Puerta

Fuente

IGBT
Fácil control de encendido y
apagado
 Frecuencia entre BJT y MOSFET
 Casi como un BJT en
conducción
Emisor
Puerta

p

n-

nn+

n+
Drenador

pp+
Colector

MARGEN DE POTENCIA (V·A)

Dispositivos empleados en los
convertidores de potencia
107

SCR

106
105

GTO

104
103
102

BJT

IGBT

MOSFET

10 102 103 104 105 106 107 108
FRECUENCIA (Hz)

Montaje de los semiconductores de
potencia
Montaje 1Radiador

Montaje 2
Tiristor

Tuerca

Transistor

Radiador

Tuerca

Montaje 3

Radiador

Press-package

2. El Diodo de Potencia

Definición y características
Son dispositivos semiconductores
unidireccionales, fabricados en silicio( la más
utilizada) y también en germanio.
Como único medio de control encontramos
invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.
Además se caracterizan porque en estado deconducción pueden soportar alta intensidad con
una pequeña caída de tensión.

... continuación
El diodo se puede hacer funcionar de 2
maneras:
Polarización directa y, Polarización inversa.

Su curva característica responderá a la siguiente
ecuación:
I = Is [ e ^(V/VT) - 1] = Is [ e ^(qV/KT) - 1]

..Continua
ID=IS.(eV /.V –1) ...(1)
D

T

ID = Corriente por el diodo (Amp.)
VD = Voltaje A(+) y K(-)en Voltios.
Is = Corriente de Fuga (Corriente de saturación
inversa)
Típicamente (10-6 A – 10-15 A).
= Coeficiente de emisión (1  Ge y 2  Si)

..Continua
VT= (KT)/q = 25.8 mV, si
q = carga del e- = 1.6022x10-19 Coulomb(C).
K = Constante de Boltzman = 1.3806x10-23 J/Kº
a 25 ºC
T = ºK (Kº = 273º + Cº)

Curva característica

Siendo:
VRRM = tensión inversa máxima
VD = Voltaje de codo

Agrupaciónde características
Características estáticas
Características dinámicas
Disipación de Potencia
Características térmicas
Características mecánicas
Protección contra sobreintensidades

Características Estáticas
Parámetros en bloqueo (polarización inversa)
Parámetros en conducción
Modelo estático

Parámetros en bloqueo

...continuación
Tensión inversa de pico de trabajo (VRWM): es la que puede sersoportada por el dispositivo de forma continuada, sin peligro de entrar en
ruptura por avalancha.
Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): es la que puede ser
soportada en picos de 1 ms, repetidos cada 10 ms de forma continuada.
Tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM): es aquella que puede ser
soportada una sola vez durante 10ms cada 10 minutos o más.
Tensión de ruptura (VBR): si sealcanza, aunque sea una sola vez,
durante 10 ms el diodo puede destruirse o degradar las características del
mismo.
Tensión inversa contínua (VR): es la tensión continua que soporta el
diodo en estado de bloqueo.

Parámetros en conducción
Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima
intensidad de impulsos sinusuidales de 180º que el diodo puede
soportar.
Intensidad de pico...