Juárez García Samuel Ríos Contreras Oscar de Jesús Sierra Matías Benigno Daniel
Electrónica de Potencia
Silva Cruz Francisco Adolfo Vásquez Martínez Hernán
6º Semestre
Zarate Patiño Víctor Fabián
Oaxaca de Juárez, Oaxaca, Oax. 16 de Febrero de 2018.
Introducción
Los dispositivos electrónicos de potencia son muy importantes porque nos ayudan a controlar grandes dispositivos que demanden demasiada corriente y potencia para poder operar correctamente en la industria, además de diversas aplicaciones en rectificadores de y de conocer su estructura interna y externa, además en la forma de conexión.
TIRISTORES SCR
SÍMBOLO
FUNCIONAMIENTO Los SCR están formados por 4 capas de materiales semiconductores, en una estructura que puede ser llamada PNPN. Esta estructura, en verdad, equivale a dos transistores, un NPN y un PNP, que son conectados en un circuito regenerativo. Tomando el circuito equivalente como punto de partida resulta bastante más simple entender cómo funciona un SCR. En una aplicación normal, el ánodo es mantenido positivo en relación al cátodo. Con la compuerta despolarizada no debe haber circulación de ninguna corriente por los dos transistores pues el NPN se encuentra AL corte y con eso el PNP no tiene polarización de base. Vamos a suponer ahora que se aplica una pequeña tensión positiva en la compuerta, para polarizar la juntura base-emisor del transistor en el sentido de que haya conducción. El transistor NPN entra en conducción, polarizando también la base del NPN, pues la corriente de base del PNP es la corriente de colector del NPN. El resultado es que fluye una corriente del emisor al colector del PNP que va a reforzar la polarización de base del NPN.
CURVA CARACTERÍSTICA
DIAGRAMA DE POLARIZACIÓN
CIRCUITO DE APLICACIÓN
Conducción durante 180º
Conducción durante 90º
DIAC
Es un diodo bidireccional autodisparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor triple de voltios característico para el dispositivo, la mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V.
TRIAC
El TRIAC es fundamentalmente un DIAC con una terminal de compuerta para controlar las condiciones de encendido del dispositivo bilateral en cualquier dirección. La corriente de mantenimiento no esté presente en cada dirección como lo es en el DIAC. Se puede disparar mediante un pulso de corriente de compuerta y no requiere alcanzar un voltaje VBO como el DIAC. Es un dispositivo de 4 capas (NPNP). Si el dispositivo se encuentra apagado (en corte), su estado no cambiará hasta que no se alcance la tensión VP. Durante este período la corriente es muy débil y cuando se alcanza VP el dispositivo conmuta, pasando por la región inestable, al estado de conducción (encendido). En el estado de conducción la relación entre tensión y corriente es muy pequeña (lo contrario al estado de apagado). Una vez alcanzado el estado de conducción no puede llevarse el dispositivo al corte disminuyendo la tensión V G; solamente la reducción de I A es capaz de apagar el transistor.
PUT
IGBT
GTO
x Al no existir ningún voltaje aplicado al gate. Si un voltaje VGS es aplicado al gate, el IGBT enciende inmediatamente, la corriente ID es conducida y el voltaje VDS se va desde el valor de bloqueo hasta cero. LA corriente ID persiste para el tiempo tON en el que la señal en el gate es aplicada. Para encender el IGBT, la terminal drain D debe ser polarizada positivamente con respecto a la terminal S. LA señal de encendido es un voltaje positivo VG que es aplicado al gate G. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. Se puede concebir el IGBT como un transistor Darlington híbrido. Es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15 V. Cuando se le inyecta corriente a la puerta, circula corriente entre puerta y cátodo. Como la capa de la puerta es suficientemente fina, gran parte de los portadores se mueven hasta la capa N adyacente, atravesando la barrera de potencial y siendo atraídos por el potencial del ánodo, dando inicio a la corriente anódica. Si ésta corriente se mantiene por encima de la corriente de mantenimiento, el dispositivo no necesita de la señal de puerta para mantenerse en conducción
SUS
SBS
Este dispositivo comienza a conducir cuando el voltaje entre Ánodo y Cátodo alcanza un valor Vs regularmente de 6 a 10V. Luego la tensión cae dependiendo de la corriente de conducción. Este dispositivo seguirá conduciendo mientras se mantenga un voltaje por encima de 0.7 y la corriente de conducción no caiga por debajo de la corriente de mantenimiento IH la cual típicamente es de 1.5mA. En el caso que se dé una polarización inversa este dispositivo no conducirá, sin embargo tiene un límite de voltaje inverso llamado VR el cual puede estar por el orden de los 30V. Si se supera este voltaje entonces se destruye el dispositivo. Resumiendo se dispara a una tensión fija, V zener , y su corriente IS está muy cercana a IH . El SBS o Silicon Bidirectional Switch el SBS es utilizado en circuitos osciladores de relajación para el control de disparo de dispositivos que entregan potencia eléctrica a una carga, como los SCR y los TRIAC; la diferencia consiste en que pueden dispararse tanto en el semi-ciclo positivo como en el negativo de una fuente de voltaje de corriente alterna, debido a que pueden polarizarse directa e inversamente. Como casi todos los familiares de los tiristores, el SBS cuenta con tres conexiones: la compuerta (G), el ánodo o terminal 1 (A1 o T1) y el ánodo o terminal 2 (A2 o T2). Una característica muy especial de este dispositivo es que no es una versión modificada de un diodo con sus capas NPNP, sino más bien está compuesto internamente por
vienen fabricados como circuitos integrados. Es un dispositivo de baja potencia simétrico para aplicaciones de disparo. Tiene además un terminal adicional (gate o G) que permite modificar sus características de disparo con pequeños pulsos de corriente (decenas de µA). Su reducido coste, alta velocidad y capacidad para disparar puertas de tiristores con altos valores de corriente hace que este dispositivo sea muy útil en muchas aplicaciones. Sus parámetros característicos de acuerdo a la gráfica de la figura son: V =8 V, I =175 µA, I =0.7 mA y V =1.4 V. El disparo de este dispositivo se puede realizar bien superando la tensión V o bien aplicando una corriente de puerta I =100µA.
SCS
Interruptor controlado por silicio , o SCS Un SCS se enciende aplicando un voltaje positivo entre la puerta del cátodo y los terminales del cátodo. Se puede desactivar (conmutación forzada) aplicando un voltaje negativo entre los terminales del ánodo y del cátodo, o simplemente conectando en corto esos dos terminales. El terminal del ánodo debe mantenerse positivo con respecto al cátodo para que el SCS se enganche.
Diodo Schocley ó Diodo de 4 Capas
El diodo Shockley es un tiristor con dos terminales: ánodo y cátodo. Está constituido por cuatro capas semiconductoras que forman una estructura pnpn. Actúa como interruptor: está abierto hasta que la tensión directa aplicada alcanza un cierto valor, entonces se cierra y permite la conducción. La conducción continúa hasta que la corriente se reduce por debajo de un valor específico.
MOSFET de Potencia
LASCR
Los MOSFET de potencia son dispositivos de conducción unipolar. En ellos, los niveles de corriente conducida no están asociados al aumento de la concentración de portadores minoritarios, que luego son difíciles de eliminar para que el dispositivo deje de conducir.
Este dispositivo se activa mediante radiación directa de luz sobre el disco de silicio. Los pares electrón-hueco que se crean debido a la radiación producen la corriente de disparo bajo la influencia de un campo eléctrico. La estructura de compuerta se diseña a fin de proporcionar la suficiente sensibilidad para el disparo, a partir de fuentes luminosas prácticas, él mismo cuenta con tres terminales Puerta (G), Ánodo (A), Cátodo (K) y una ventana transparente por donde entra la luz.
Bibliografía
DANIEL W. HART. (2001). ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Madrid España: Pearson.
