Transistores De Potencia

A

3.2
E l transistor de
PARTADO

potencia

Electrónica Industrial

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3.2
A Introducción a los transistores de potencia

A. Introducción a los transistores de potencia
El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de los
transistores normales, teniendo como características especiales las altas tensiones e
intensidades que tienen que soportary, por tanto, las altas potencias a disipar.
Existen básicamente tres tipos de transistores de potencia:
•
•
•

bipolar.
unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo).
IGBT.
Parámetros

MOS

Impedancia de entrada

Alta (1010 ohmios) Media (104 ohmios)

Ganancia en corriente

Alta (107)

Media (10-100)

Resistencia ON (saturación)

Media / alta

Baja

Resistencia OFF(corte)

Alta

Alta

Voltaje aplicable

Alto (1000 V)

Alto (1200 V)

Máxima temperatura de operación Alta (200ºC)

Bipolar

Media (150ºC)

Frecuencia de trabajo

Alta (100-500 Khz) Baja (10-80 Khz)

Coste

Alto

Medio

El IGBT ofrece a los usuarios las ventajas de entrada MOS, más la capacidad de carga en corriente de los transistores bipolares:
•
•
•

Trabaja contensión.
Tiempos de conmutación bajos (alta frecuencia de funcionamiento)
Margen de potencia en conducción mucho mayor (como los bipolares).

Nos interesa, como siempre que tratamos con dispositivos semiconductores de potencia que el transistor se parezca, lo más posible, a un elemento ideal:
•
•
•
•
•

Pequeñas fugas.
Alta potencia.
Bajos tiempos de respuesta (ton, toff), paraconseguir una alta frecuencia de funcionamiento.
Que el efecto avalancha se produzca a un valor elevado
Que no se produzcan “puntos calientes” (grandes di/dt ).

Una limitación importante de todos los dispositivos de potencia y concretamente de los
transistores bipolares, es que el paso de bloqueo a conducción y viceversa no se hace
instantáneamente, sino que siempre hay un retardo (ton, toff). Lascausas fundamenta-

Electrónica Industrial

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3.2
El transistor de potencia

les de estos retardos son las capacidades asociadas a las uniones colector - base y
base - emisor y los tiempos de difusión y recombinación de los portadores.
.A.1

Principios básicos de funcionamiento

La diferencia más notable entre un transistor bipolar y un transistor unipolar o FET es
el modo deactuación sobre el terminal de control. En el transistor bipolar hay que inyectar una corriente de base para regular la corriente de colector, mientras que en el
FET el control se hace mediante la aplicación de una tensión entre puerta y fuente.
Esta diferencia viene determinada por la estructura interna de ambos dispositivos, que
son sustancialmente distintas.
Es una característica común, sinembargo, el hecho de que la potencia que consume
el terminal de control (base o puerta) es siempre más pequeña que la potencia manejada en los otros dos terminales.
En resumen, destacamos tres cosas fundamentales:
•
•
•

En un transistor bipolar IB controla la magnitud de IC.
En un FET, la tensión VGS controla la corriente ID.
En ambos casos, con una potencia pequeña puede controlarseotra bastante
mayor.

B. El transistor bipolar de potencia (BJT)
A continuación veremos las características más importantes del BJT. Es de destacar
que el interés actual del BJT es muy limitado, ya que existen dispositivos de potencia
con características muy superiores. Sin embargo, le dedicamos un tema dentro de
esta asignatura porque es necesario comprender sus limitaciones para podercomprender el funcionamiento y limitaciones de otros dispositivos de gran importancia
en la actualidad dentro del campo de la Electrónica de Potencia.
.B.1

Modos de trabajo

Existen cuatro condiciones de polarización posibles. Dependiendo del sentido o signo
de los voltajes de polarización en cada una de las uniones del transistor pueden ser:

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Electrónica Industrial

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B El...