potncia

Prácticas de Electrónica de Potencia

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

PRÁCTICA 2
EL TRANSISTOR DE POTENCIA
El transistor y el diodo constituyen los componentes semiconductores más
frecuentes en los convertidores conmutados, siendo los encargados de realizar la propia
conmutación.
Como es sabido, los convertidores conmutados son sistemas de elevado
rendimiento, siendo justamente los elementossemiconductores y muy especialmente los
transistores quienes limitan el rendimiento máximo. Por esa razón, se dedica esta
segunda práctica a la caracterización del transistor de potencia y a la descripción de
algunos problemas asociados a este dispositivo en el contexto de convertidores
conmutados.
El estudio se centrará en el transistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor
Field EffectTransistor) por tratarse de una las tecnologías que actualmente ofrece
mejores prestaciones en el terreno de la Electrónica de Potencia, a saber, mayor rapidez
en la conmutación y menores pérdidas.
1. CARACTERIZACIÓN ESTÁTICA DEL MOSFET
En el estudio a realizar, se considerará el transistor de potencia IRF330 fabricado
por International Rectifier, cuyos parámetros descriptivos más importantes son:Tipo
IRF330 es un MOSFET de Canal N
Valores Máximos
Parámetro

IRF330

Unidades

VDS

400

V

ID (Continua)

5.5

A

VGS

±20

V

PD (T = 25º C)

75

W
16

Prácticas de Electrónica de Potencia
Tabla I

Características eléctricas
Parámetro
VGS(th)

Tensión umbral de puerta

RDSon

Resistencia estática DS en
conducción

tr
td (on)
tf
td (off)IRF330 (Valores típicos)

Condiciones de test

4V

VDS = VGS , ID = 25 µA

0.8 Ω

VGS = 10v , ID = 3 A

Tiempo de subida

35 ns

Tiempo de retardo a la
conducción

30 ns

VDD ≈ 175 V , ID = 3 A

Tiempo de bajada

35 ns

Zo = 15 Ω

Tiempo de retardo al corte

55 ns
D

LS

Inductancia interna de surtidor

12.5 nH

Ld

G

LD

Inductancia interna de drenadorLs

5 nH
S
Modelo Completo del MOSFET

Tabla II

1.1 Característica ID(VDS)
Se empezará obteniendo las curvas que relacionan la corriente de drenador ID con
la tensión drenador-surtidor VDS, utilizando como parámetro la tensión puerta-surtidor
(Ver Apéndice para recordatorio).
Ejercicios de simulación
Para conseguir la característica ID(VDS):
• Crear un fichero PSPICE que simulela estructura de la figura 1.
17

Prácticas de Electrónica de Potencia

• Introducir la línea:
.LIB
que indica la ubicación de la biblioteca de transistores de potencia.
• Realizar un primer barrido en continua (instrucción .DC) para VD variando
entre 0 V y 300 V con incrementos de 1 V, y VGS variando entre 0 V y 15 V
con incrementos de 5 V.
.DC VD

0

300

1

VG

M
IRF3300

15

5

+
VD
10 V

+
VG
0V

Figura 1. Circuito para obtener ID(VDS).

Nota. La sintaxis para incluir un transistor MOS, contenido en una biblioteca de
componentes, es la siguiente:
Mx

nd

ng

ns

ns

IRF330

♠ Identificar las diferentes zonas de funcionamiento.
♠ A la vista de la zona óhmica, ¿cuánto vale RD on?

• Realizar un segundo barrido en continua, conVD variando entre 0 y 10 V
en incrementos de 10 mV, y VGS variando entre 4 V y 5 V en incrementos de
0.5 V.
18

Prácticas de Electrónica de Potencia

♠ Comparar los resultados de las simulaciones con las gráficas del
fabricante (figura 2).

Figura 2. Gráficas suministradas por el fabricante.

1.2 Característica ID(VGS)
Se pretende a continuación obtener la curva que relaciona lacorriente de
drenador ID con la tensión puerta-surtidor, cuando el transistor se encuentra en la zona
activa.
Ejercicios de simulación
Para conseguir la característica ID(VGS), se pide:
• En el circuito antes realizado, fijar la tensión de drenador a 200 V y realizar un
barrido en la tensión de puerta-surtidor de 0 V a 6 V, en incrementos de 10 mV.
.DC VG

0

6

10m

♠ ¿Cuánto vale...