Dispositivos de potencia

ELECTRONICA DE POTENCIA

Dispositivos de Potencia

Características de Conmutación de Diodos Semiconductores, Transistores de Potencia, MOSFET e IGBT

Antonio Nachez

A-4-32-2 ELECTRONICA IV

A-4.32.2 Electrónica IV

INDICE

1. Distribución de portadores en las junturas P-N de unión………………………….3

2. Tiempos de Conmutación de Diodos Semiconductores…………………………...92.1.- Polarización inversa - Capacidad de transición………………………………..……....9
2.2.- Tiempo de recuperación directo…………………………………………………..…....10
2.3.- Tiempo de recuperación inversa…………………………………………………..…...12
2.4.- Modelo equivalente del diodo en conducción (F P)…..………………………….…..17
2.5.- Limitación de la exactitud del análisis (F P)..……………………………………..…..17
2.6.- Compensación de carga para hacermínimo el tiempo de almacenamiento (F P).18

3. Tiempo de conmutación de Transistores Bipolares……………………………….22
3.1.- Definición de los Tiempos de Conmutación……………………………………..…....22
3.2.- Distribución de portadores y tiempos de conmutación…………………………......24
3.3.- Determinación de los tiempos de conmutación (F P)………………………………..26
3.3.1.- Tiempo de retardo (F P)………………………………………………………273.3.2.- Tiempo de crecimiento (F P)…………………………………..…………….30
3.3.3.- Tiempo de almacenamiento (F P)…………………………..………………30
3.3.4.- Tiempo de caída (F P)……………………..………………..…….…………32

4.- Tiempos de Conmutación de Transistores MOSFET de Potencia………………33
4.1.- Capacidades de los MOSFET………………………………………………………….33
4.2.- Tiempos de conmutación de los MOSFET……………………………………………35
4.3.-Evaluación de los tiempos de conmutación de los MOSFET (F P).……………….38

5.- IGBT - Transistores Bipolares de Compuerta Aislada……………………………..42

5.1.- Introducción……………………………………………………………………………….42
5.2.- Estructura, principio de funcionamiento y circuito equivalente……………………...42
5.3.- Especificaciones (F P)..........…………………………………………………………....45
5.3.1. Máximos absolutos (FP)………………………………………………...…....45
5.3.2. Características Eléctricas (F P)……………………………………………….45
5.3.3. Características de Conmutación (F P)…………………………………....…46
5.4.- Estado de Conducción………………………………….…………………………….....48
5.5.- Características de Apagado…………………………………...………………….….…50
5.6.- Pérdidas por Conmutación………………………………………………………….…..50

6.- Conclusiones……………………………………………………………………………...52
6.1.- Dispositivosactuales................................................................................................52
6.2.- Dispositivos futuros (F P).........................................................................................58

Nota: Los temas indicados en cursiva no forman parte del programa exigido, tanto en teoría como en práctica (fuera de programa FP). Se han incluido en esta edición, solo para conocimiento de losalumnos y especialmente como guía para los Trabajos de Promoción y Proyectos Finales que requieren de estos conocimientos.

Ultima actualización y compaginación: año 2004

DISPOSITIVOS DE POTENCIA EN CONMUTACION

El presente apunte cubre el estudio de las características de conmutación de los siguientes dispositivos de potencia:

• Diodos Semiconductores

• Transistores Bipolares• MOSFET

• IGBT

Basados en el funcionamiento físico de dichos elementos, se caracterizan todos los tiempos involucrados en las conmutaciones de conducción a corte y viceversa; se encuentran las dependencias de estos tiempos de los parámetros físicos de los dispositivos y se evalúan métodos de corrección.

Junto con el apunte de Tiristores, completa la unidad temáticacorrespondiente al estudio de las características de los dispositivos de potencia utilizados en la implementación de circuitos de aplicación en las asignaturas Electrónica IV y Electrónica de Potencia.

1.- Distribución de portadores en las junturas P-N de unión

La comprensión de los tiempos de conmutación de los dispositivos basados en dos tipos de...