Ing.electricista

Informe de Laboratorio N°3
Disparo de dispositivos semiconductores – Arreglos Seriales.
Cristian C. Vargas A. y William A. Flórez F. Estudiantes de Ingeniería Eléctrica UDFJC.
Introducción—Un tiristor es uno de los tipos más importantes de 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

Index Terms— Mosfet, IGBT, Compuerta, Drenaje, fuente, Voltaje umbral, conmutación,

I. OBJETIVOS

• Conocer y manipular los diferentesdispositivos semiconductores de conmutación.
• Establecer arreglos en serie que permitan aumentar la capacidad de tensión de
los dispositivos.
II .MARCO TEÓRICO

DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

Desde que se desarrolló el primer tiristor de rectificador controlado de silicio (SCR), a fines de 1957, ha habido grandes adelantos en los dispositivos semiconductores de potencia. Hasta 1970,los tiristores convencionales se habían utilizado en forma exclusiva para el control de la energía en aplicaciones industriales. A partir de 1970, se desarrollaron varios tipos de dispositivos semi¬conductores de potencia que quedaron disponibles en forma comercial. Éstos se pueden dividir en cinco tipos principales: (1) diodos de potencia, (2) tiristores, (3) transistores bipolares de juntura depotencia (BJT), (4) MOSFET de potencia, y (5) transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT) y transistores de inducción estáticos (SIT). Los tiristores se pueden subdividir en ocho ti-pos: (a) tiristor de conmutación forzada, (b) tiristor conmutado por línea, (c) tiristor desactivado por compuerta (GTO), (d) tiristor de conducción inversa (RCT), (e) tiristor de inducción estático ..SITH), (Otiristor desactivado con asistencia de compuerta (GATT), (g) rectificador controlado de silicio foto activado (LASCR), y (h) tiristores controlados por MOS (MCT). Los transistores de inducción estáticos también están disponibles en forma comercial.
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A. MOSFET DE POTENCIA
Un transistor bipolar de juntura (BJT) es un dispositivo controlado por corriente, que requiere de corriente de base paracontrolar el flujo de corriente del colector. Dado que la corriente del colector depende de la corriente de entrada (o de la base), la ganancia de corriente es altamente dependiente de la temperatura de la unión.
Un MOSFET de potencia es un dispositivo controlado por voltaje, que requiere sólo de una pequeña corriente de entrada. La velocidad de conmutación es muy alta siendo los tiemposconmutación del orden de los nanosegundos. Los MOSFET de potencia están encontrando cada vez más aplicaciones en los convertidores de alta frecuencia y baja potencia. Los MOSFET no tienen los problemas de los fenómenos de ruptura secundaria que tienen los BJT. Sin embargo, los MOSFET tienen problemas de descargas electrostáticas, por lo que su manejo requiere de cuidados especiales. Además, esrelativamente difícil protegerlos bajo condiciones de falla por corto circuito.
Los MOSFET son de dos tipos: (1) los MOSFET de agotamiento y (2) los MOSFET de enriquecimiento. Un MOSFET tipo agotamiento de canal n se forma en un substrato de silicio de tipo p, tal y como se muestra en la figura 1a, con dos silicios n+ fuertemente dopados para tener conexiones de baja resistencia. La compuerta estáaislada del canal mediante una delgada capa de óxido. Las tres terminales se conocen como compuerta, drenaje y fuente. Normalmente el substrato se conecta a la fuente. El voltaje de compuerta a fuente, VGS, puede ser positivo o negativo. Si VGS es negativo, algunos de los electrones del área del canal n serán repelidos y se creará una región de agotamiento por debajo de la capa de óxido, que...