Dispositivos Igbt

DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES Para controlar la potencia, se requiere controlar el voltaje VL y/o la corriente IL en la carga. Para ello, se puede conectar un dispositivo regulador que trabaje en la zona activa como se muestra en la figura 2.1a que permite controlar la amplitud, sin embargo, el regulador disiparía una potencia muy alta produciendo una alta temperatura en el dispositivo. En lafigura 2.1b en cambio, el sistema trabaja como interruptor, cuando este se encuentra cerrado (equivalente a estar en conducción o estado ON), circula corriente a través de el, siendo su voltaje prácticamente cero y cuando está abierto (también llamado en bloqueo o estado OFF) su corriente es cero. Todo lo anterior permite disipar poca potencia y un menor calentamiento del dispositivo con respecto a loexpresado para la figura 2.1a.

Figura #2.1: Dispositivo de control de potencia Existen muchos dispositivos semiconductores que pueden trabajar en estado de corte y conducción. Su apariencia externa depende de la potencia a disipar. Los encapsulados para altas potencias que se utilizan en su fabricación es diverso, como se muestran en las siguientes figuras.

T0 200AB

TO 200AC

d2pakTO 209AE (TO 118)

TO 208AD (TO 83)

TO 247AC

TO 220AB

TO 208AC (TO 65)

TO 209 AB (TO 93)

Figura #2.2: Encapsulados de control de potencia El circuito de control de potencia debe cumplir los siguientes requisitos:

Docente: Miguel Musalem M,

a) Tener dos estados claramente definidos, uno de alta impedancia (bloqueo) y otro de baja impedancia (conducción). b) Poder controlarcon pequeña potencia el paso de un estado a otro con facilidad. c) Ser capaces de soportar altas tensiones cuando están en estado de bloqueo. d) En estado de conducción tienen grandes intensidades con pequeñas caídas de tensión entre sus terminales. Algunos de estos dispositivos son: 1.- Diodo de Potencia: Permite el paso de la corriente en un solo sentido.

600 V/6000 A

200 V /60 A
Figura2.3: Diodo de Potencia

1000 V /1 A

Características estáticas: a) Parámetros en bloqueo. b) Parámetros en conducción. c) Modelos estáticos de diodo. Características dinámicas: a) Tiempo de retardo: (Delay Time, td): Es el tiempo que transcurre desde el instante en que se aplica la señal de entrada en el dispositivo conmutador, hasta que la señal de salida alcanza el 10% de su valor final b)Tiempo de subida (Rise time, tr): Tiempo que emplea la señal de salida en evolucionar entre el 10% y el 90% de su valor final c) Tiempo de almacenamiento (Storage time, ts): Tiempo que transcurre desde que se quita la excitación de entrada y el instante en que la señal de salida baja al 90% de su valor final d) Tiempo de caída (Fall time, tf): Tiempo que emplea la señal de salida en evolucionar entreel 90% y el 10% de su valor final Potencias: a) Potencia máxima disipable. Docente: Miguel Musalem M,

b) Potencia media disipada. c) Potencia inversa de pico repetitivo. d) Potencia inversa de pico no repetitivo. Los distintos modelos del diodo en su región directa (modelos estáticos) se representan en la figura 2.5.

Figura 2.5: Curvas características del diodo de potencia Dentro de lasdiferentes variedades de diodos de potencia que se pueden encontrar en el mercado y según el material semiconductor utilizado para su fabricación, se tienen los siguientes tipos (figura 2.6)

Figura 2.6.- Características y material semiconductor utilizado en diodos de Potencia

Docente: Miguel Musalem M,

2.- El transistor de potencia: El funcionamiento y utilización de los transistores depotencia 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. La figura 2.7 muestra algunos tipos de estos encapsulados.

Figura 2.7

Existen tres tipos de transistores de potencia: 2.1.- Transistor bipolar de juntura (BJT). Se puede definir como la unión de...