Fundamentos de electrónica analógica.
Páginas: 5 (1133 palabras)
Publicado: 25 de marzo de 2014
MARCO TEORICO
El transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT)
El IGBT es un dispositivo semiconductor de potencia híbrido que combina los atributos del BJT y del MOSFET. Posee una compuerta tipo MOSFET y por consiguiente tiene una alta impedancia de entrada. El gate maneja voltaje como el MOSFET. Al igual que el MOSFET de potencia, el IGBT no exhibe el fenómeno de ruptura secundariocomo el BJT. Generalmente se aplica a circuitos de potencia. Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta.
Características de funcionamiento:
Alta capacidad de manejar corriente (como unbipolar)
Facilidad de manejo (MOSFET)
El IGBT se suele usar cuando se dan estas condiciones:
• Bajo ciclo de trabajo
• Baja frecuencia (< 20 kHz)
• Aplicaciones de alta tensión (>1000 V)
• Alta potencia (>5 kW)
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS.
TRANSISTOR IGBT. CURVA CARACTERISTICA Y SIMBOLOS.
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR IGBT
CARACTERÍSTICAS DECONMUTACIÓN
El encendido es análogo al del MOS, en el apagado destaca la corriente de “cola”:
Formas de Onda Características de la Tensión y Corriente en el Apagado de un
Transistor IGBT conmutando una carga inductiva (no comienza a bajar Id hasta que no sube completamente Vd)
La corriente de cola se debe a la conmutación más lenta del BJT, debido a la carga almacenada en su base (huecos enla región n-).
• Provoca pérdidas importantes (corriente relativamente alta y tensión muy elevada) y limita la frecuencia de funcionamiento.
• La corriente de cola, al estar compuesta por huecos que circulan por la resistencia de dispersión, es la causa del “latch up” dinámico.
• Se puede acelerar la conmutación del BJT disminuyendo la vida media de los huecos en dicha capa (creando centrosde recombinación). Tiene el inconveniente de producir más pérdidas en conducción.
• En los PT-IGBT la capa n+ se puede construir con una vida media corta y la n- con una vida media larga, así el exceso de huecos en n- se difunde hacia la capa n+ dónde se recombinan (efecto sumidero), disminuyendo más rápido la corriente.
Área de Operación Segura (SOA) de un Transistor IGBT.a) SOA directamente Polarizada (FBSOA) b) SOA Inversamente Polarizada (RBSOA)
• IDmax , es la máxima corriente que no provoca latch up.
• VDSmax , es la tensión de ruptura de la unión B-C del transistor bipolar.
• Limitado térmicamente para corriente continua y pulsos duraderos.
• La RBSOA se limita por la ∂VDS/∂t en el momento del corte para evitar el latch-up dinámico.CARACTERÍSTICAS Y VALORES LÍMITE DEL IGBT.
• IDmax Limitada por efecto Latch-up.
• VGSmax Limitada por el espesor del óxido de silicio.
• Se diseña para que cuando VGS = VGSmax la corriente de cortocircuito sea entre 4 a 10 veces la nominal (zona activa con VDS=Vmax) y pueda soportarla durante unos 5 a 10 μs. y pueda actuar una protección electrónica cortandodesde puerta.
• VDSmax es la tensión de ruptura del transistor pnp. Como α es muy baja, sera VDSmax=BVCB0 Existen en el mercado IGBTs con valores de 600, 1.200, 1.700, 2.100 y 3.300 voltios. (Anunciados de 6.5 kV).
• La temperatura máxima de la unión suele ser de 150ºC.
• Existen en el mercado IGBTs encapsulados que soportan hasta 400 o 600 Amp.
• La tensión VDS apenas varía con latemperatura. Se pueden conectar en paralelo fácilmente. Se pueden conseguir grandes corrientes con facilidad,(1.200 o 1.600 Amperios).
En la actualidad es el dispositivo mas usado para potencias entre varios kW y un par de MW, trabajando a frecuencias desde 5 kHz a 40kHz.
a) Efecto de VGS y la corriente de drenador sobre la caída en conducción (Pérdidas en conducción). ⇒ Uso de VGS...
El transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT)
El IGBT es un dispositivo semiconductor de potencia híbrido que combina los atributos del BJT y del MOSFET. Posee una compuerta tipo MOSFET y por consiguiente tiene una alta impedancia de entrada. El gate maneja voltaje como el MOSFET. Al igual que el MOSFET de potencia, el IGBT no exhibe el fenómeno de ruptura secundariocomo el BJT. Generalmente se aplica a circuitos de potencia. Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta.
Características de funcionamiento:
Alta capacidad de manejar corriente (como unbipolar)
Facilidad de manejo (MOSFET)
El IGBT se suele usar cuando se dan estas condiciones:
• Bajo ciclo de trabajo
• Baja frecuencia (< 20 kHz)
• Aplicaciones de alta tensión (>1000 V)
• Alta potencia (>5 kW)
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS.
TRANSISTOR IGBT. CURVA CARACTERISTICA Y SIMBOLOS.
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR IGBT
CARACTERÍSTICAS DECONMUTACIÓN
El encendido es análogo al del MOS, en el apagado destaca la corriente de “cola”:
Formas de Onda Características de la Tensión y Corriente en el Apagado de un
Transistor IGBT conmutando una carga inductiva (no comienza a bajar Id hasta que no sube completamente Vd)
La corriente de cola se debe a la conmutación más lenta del BJT, debido a la carga almacenada en su base (huecos enla región n-).
• Provoca pérdidas importantes (corriente relativamente alta y tensión muy elevada) y limita la frecuencia de funcionamiento.
• La corriente de cola, al estar compuesta por huecos que circulan por la resistencia de dispersión, es la causa del “latch up” dinámico.
• Se puede acelerar la conmutación del BJT disminuyendo la vida media de los huecos en dicha capa (creando centrosde recombinación). Tiene el inconveniente de producir más pérdidas en conducción.
• En los PT-IGBT la capa n+ se puede construir con una vida media corta y la n- con una vida media larga, así el exceso de huecos en n- se difunde hacia la capa n+ dónde se recombinan (efecto sumidero), disminuyendo más rápido la corriente.
Área de Operación Segura (SOA) de un Transistor IGBT.a) SOA directamente Polarizada (FBSOA) b) SOA Inversamente Polarizada (RBSOA)
• IDmax , es la máxima corriente que no provoca latch up.
• VDSmax , es la tensión de ruptura de la unión B-C del transistor bipolar.
• Limitado térmicamente para corriente continua y pulsos duraderos.
• La RBSOA se limita por la ∂VDS/∂t en el momento del corte para evitar el latch-up dinámico.CARACTERÍSTICAS Y VALORES LÍMITE DEL IGBT.
• IDmax Limitada por efecto Latch-up.
• VGSmax Limitada por el espesor del óxido de silicio.
• Se diseña para que cuando VGS = VGSmax la corriente de cortocircuito sea entre 4 a 10 veces la nominal (zona activa con VDS=Vmax) y pueda soportarla durante unos 5 a 10 μs. y pueda actuar una protección electrónica cortandodesde puerta.
• VDSmax es la tensión de ruptura del transistor pnp. Como α es muy baja, sera VDSmax=BVCB0 Existen en el mercado IGBTs con valores de 600, 1.200, 1.700, 2.100 y 3.300 voltios. (Anunciados de 6.5 kV).
• La temperatura máxima de la unión suele ser de 150ºC.
• Existen en el mercado IGBTs encapsulados que soportan hasta 400 o 600 Amp.
• La tensión VDS apenas varía con latemperatura. Se pueden conectar en paralelo fácilmente. Se pueden conseguir grandes corrientes con facilidad,(1.200 o 1.600 Amperios).
En la actualidad es el dispositivo mas usado para potencias entre varios kW y un par de MW, trabajando a frecuencias desde 5 kHz a 40kHz.
a) Efecto de VGS y la corriente de drenador sobre la caída en conducción (Pérdidas en conducción). ⇒ Uso de VGS...
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