Diodos de Potencia

Diodos de Potencia Diodos de uso general. Diodos de recuperación rápida. Diodos Schottky. Diodos de uso general Estos tienen un tiempo de recuperación recuperación inversa relativamente grande, en el caso típico de unos 25 uS, y se usan en aplicaciones de baja velocidad, donde el tiempo de r ecuperación ecuperación no es vital.

Características IFAV: 1A –  1A – 6000 6000 A VRRM: 400 –  400 – 3600 3600 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) Trr: 10 µs

Aplicaciones: Rectificadores de Red. Baja frecuencia (50Hz).

Diodos de recuperación rápida Tienen tiempo de recuperación por debajo de los 5 uS. Se usan en circuitos convertidores de DC a Dc y de DC a AC, donde la velocidad de conmutación tiene importancia crítica.

Características: IFAV: 30A –  30A – 200 200 A VRRM: 400 –  400 – 1500 1500 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) Trr: 0,1 - 10 µs

Aplicaciones: Conmutación a alta frecuencia (>20kHz). (>20kHz). Inversores. UPS. Accionamiento de motores CA.

Diodos Schottky El problema de almacenamiento de carga de una unión PN se puede eliminar o minimizar en un diodo Schottky. Esto se logra estableciendo un “potencial de barrera” con un contacto entre un metal y un semiconductor. semiconductor.

La carga recuperada de un Schottky es mucho menor que la de un diodo equivalente de unión PN ya que solo se debe a la capacitancia de la unión es bastante independiente de la di/dt inversa. Un diodo Schottky tiene una caída de voltaje relativamente baja en sentido directo. La corriente de fuga de este tipo de diodo es mayor que la de uno de unión PN. Diodos de Carburo de Silicio El carburo de silicio es un material relativamente nuevo en la electrónica de potencia. Sus  propiedades físicas mejoran mucho las del Si y del GaAs. Por ejemplo, los diodos Schottky de SiC tienen perdidas ultrabajas de potencia, y gran fiabilidad. También tienen las siguientes  propiedades:  No tienen tiempo de recuperación inversa. Comportamiento ultrarapido en conmutación. La temperatura no influye sobre el tiempo de conmutación.

Diodos de Aplicaciones especiales. Son diodos con características muy definidas y especiales.

Diodos para alta tensión. Características IFAV: 0,45A – 2 A VR: 7,5kV – 18kV VRRM: 20V – 100V Trr: 150 ns Aplicaciones Aplicaciones de alta tensión.

Diodos para alta corriente. Características IFAV: 50A – 7000 A VRRM: 400V – 2500V VF: 2V Trr:10 µs Aplicaciones Aplicaciones de alta corriente

Las características más importantes a tomar en cuenta de los diodos las podemos agrupar de la siguiente forma:

Características estáticas: Parámetros en bloqueo Tensión inversa de trabajo (VRWM):Tensión inversa máxima que puede ser soportada por el diodo de forma continuada sin peligro de avalancha. Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM):Tensión inversa máxima que puede ser soportada en picos de 1ms repetidos cada 10 ms por tiempo indefinido. Tensión inversa de pico único (VRSM):Tensión inversa máxima que puede ser soportada por  una sola vez cada 10 min o más, con duración de pico de 10ms. Tensión de ruptura (VR):Si es alcanzada, aunque sea por una vez, el diodo puede destruirse o al menos degradar sus características eléctricas. Parámetros en estado de conducción

Intensidad media nominal (IFAV):Es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos senoidales de 180º que el diodo puede soportar con la cápsula mantenida a determinada temperatura (110 ºC normalmente). Intensidad de pico repetitivo (IFRM):Máxima intensidad que puede ser soportada cada 20 ms  por tiempo indefinido, con duración de pico de 1ms a determinada temperatura de la cápsula. Intensidad de pico único (IFSM):Es el máximo pico de i ntensidad aplicable por una vez cada 10 minutos o más, con duración de pico de 10ms

Características dinámicas: Tiempo de recuperación inverso (Trr). Influencia del Trr en la conmutación. Tiempo de recuperación directo. Tiempo de recuperación inverso: El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa instantáneamente. Si un el diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación de una tensión inversa forzamos la anulación de la cor riente con cierta velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe cierta cantidad de  portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante. La tensión inversa entre ánodo y cátodo no se establece hasta después del tiempo ta llamado tiempo de almacenamiento, en el que los  portadores empiezan a escasear y aparece en la unión la zona de carga espacial. La intensidad todavía tarda un tiempo tb (llamado tiempo de caída) en pas ar de un valor de  pico negativo (IRRM) a un valor despreciable mientras van desapareciendo el exceso de  portadores.

Ta (tiempo de almacenamiento): es el tiempo que transcurre desde el paso por cero de la intensidad hasta llegar al pico negativo. Tb (tiempo de caída): es el tiempo transcurrido desde el pico negativo de intensidad hasta que ésta se anula, y es debido a la descarga de la capacidad de la unión polarizada en inverso. En la práctica se suele medir desde el valor de pico negativo de la intensidad hasta el 10 % de éste. Trr (tiempo de recuperación inversa): es la suma de ta y tb. La relación entre tb/ta es conocida como factor de suavizado "SF". Influencia del Trr en la conmutación: Si el tiempo que tarda el diodo en conmutar no es despreciable:

Se limita la frecuencia de funcionamiento. Existe una disipación de potencia durante el tiempo de recuperación inversa. Para altas frecuencias, por tanto, debemos usar diodos de recuperación rápida. Factores de los que depende Trr: A mayor IRRM menor Trr. Cuanta mayor sea la intensidad principal que atraviesa el diodo mayor será la capacidad almacenada, y por tanto mayor será Trr.