Electrónica De Potencia
Páginas: 24 (5815 palabras)
Publicado: 14 de febrero de 2013
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
UNIDAD II. TIRISTORES Y TRANSISTORES DE POTENCIA.
2.1 Conceptos básicos (significado, conmutación, mecanismos de operación)
Conmutación. La conmutación es el proceso mediante el cual un tiristor pasa de un estado de conducción (encendido) a uno de no conducción (apagado) o viceversa. En electrónica de potencia los tiristores y/o transistores de potenciase utilizan como interruptores.
Existen dos tipos de conmutación en electrónica de potencia: la conmutación natural o de línea y la conmutación forzada.
La conmutación natural es aquella que se presenta cuando el circuito de carga debido a los voltajes aplicados hace que la corriente sea menor que la de sostenimiento. Este tipo de conmutación se tiene generalmente enaplicaciones de corriente alterna y sucede en los cruces por cero del voltaje de línea.
Por su parte en la conmutación forzada en algunos circuitos de tiristor, el voltaje de entrada es de cd, para desactivar al tiristor, la corriente en sentido directo del tiristor se obliga a pasar por cero utilizando un circuito adicional conocido como circuito de conmutación. Esta técnica se conoce comoconmutación forzada y por lo común se aplica en los convertidores de cd a cd (pulsadores) y en convertidores de cd a ca (inversores).
2.2 Construcción de dispositivos de cuatro capas.
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadoresbiestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
Características de los tiristores:
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tresterminales: ánodo cátodo y compuerta. La figura 2.1 muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn.
Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el tiristor estáen estado de bloqueo directo o en estado desactivado llamándose a la corriente de fuga corriente de estado inactivo ID.
Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unión J2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado que las uniones J1 yJ3 ya tienen polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las tres uniones que provocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice entonces que el dispositivo está en estado de conducción o activado.
Figura 2.1. Símbolo del tiristor y tres uniones pn.
La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las cuatro capas y será pequeña, por lo común 1V. Enel estado activo, la corriente del ánodo está limitada por una impedancia o una resistencia externa, RL, tal y como se muestra en la figura 2.2.
La corriente del ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el voltaje del ánodo al cátodo, eldispositivo regresará a la condición de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta. En la figura 2.2b aparece una gráfica característica v-i común de un tiristor.
Figura 2.2. Circuito Tiristor y características v-i
Una...
UNIDAD II. TIRISTORES Y TRANSISTORES DE POTENCIA.
2.1 Conceptos básicos (significado, conmutación, mecanismos de operación)
Conmutación. La conmutación es el proceso mediante el cual un tiristor pasa de un estado de conducción (encendido) a uno de no conducción (apagado) o viceversa. En electrónica de potencia los tiristores y/o transistores de potenciase utilizan como interruptores.
Existen dos tipos de conmutación en electrónica de potencia: la conmutación natural o de línea y la conmutación forzada.
La conmutación natural es aquella que se presenta cuando el circuito de carga debido a los voltajes aplicados hace que la corriente sea menor que la de sostenimiento. Este tipo de conmutación se tiene generalmente enaplicaciones de corriente alterna y sucede en los cruces por cero del voltaje de línea.
Por su parte en la conmutación forzada en algunos circuitos de tiristor, el voltaje de entrada es de cd, para desactivar al tiristor, la corriente en sentido directo del tiristor se obliga a pasar por cero utilizando un circuito adicional conocido como circuito de conmutación. Esta técnica se conoce comoconmutación forzada y por lo común se aplica en los convertidores de cd a cd (pulsadores) y en convertidores de cd a ca (inversores).
2.2 Construcción de dispositivos de cuatro capas.
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadoresbiestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
Características de los tiristores:
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tresterminales: ánodo cátodo y compuerta. La figura 2.1 muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn.
Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tiene polarización inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. Se dice entonces que el tiristor estáen estado de bloqueo directo o en estado desactivado llamándose a la corriente de fuga corriente de estado inactivo ID.
Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unión J2 polarizada inversamente entrará en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado que las uniones J1 yJ3 ya tienen polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las tres uniones que provocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice entonces que el dispositivo está en estado de conducción o activado.
Figura 2.1. Símbolo del tiristor y tres uniones pn.
La caída de voltaje se deberá a la caída óhmica de las cuatro capas y será pequeña, por lo común 1V. Enel estado activo, la corriente del ánodo está limitada por una impedancia o una resistencia externa, RL, tal y como se muestra en la figura 2.2.
La corriente del ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el voltaje del ánodo al cátodo, eldispositivo regresará a la condición de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta. En la figura 2.2b aparece una gráfica característica v-i común de un tiristor.
Figura 2.2. Circuito Tiristor y características v-i
Una...
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