ELECTRÓNICA DE POTENCIA V CICLO INFORME Laboratorio N°2 “DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA”
Integrantes: HUAMAN CHIPANA, Elio
Profesor: Lazarte Rivera, José Jacob
Fecha de realización: 22 de Agosto Fecha de Entrega: 28 de Agosto
2017-1
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Índice general 1. Introducción…………………………………………………………………………….3 2. Objetivos generales…………………………………………………………………...4 3. Objetivos específicos.…………………………………………………………………4 4. Fundamento Teorico…………………………………………………………………..4 4.1 Diodo……………......……………… .……………………………………………..4 4.2 Resistencia Cerámico …...……..……………..……………... ..........................4 4.3 Mosfet……………………
…………………………………………………….. ....5
5. Procediminto…………………………………………………………………………... 5 6. Aplicasion de lo aprendido…………………………………………………………...0 7. Comcluiones……………………………………………………………………………. 15 8. Observaciones…………………………………………………………………………15 9. Biblografias.………………………………………………………………………........15
pág. 2
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
1. Introducción: Hoy en día, el uso de circuitos de electrónica de potencia abarca un mercado muy amplio, sus usos van desde control a conmutación y conversión de energía, se encuentran en dispositivos como variadores de velocidad, fuentes de alimentación ininterrumpida, fuentes de alimentación conmutadas, entre muchos otros. Dado al amplio campo en el que se desenvuelve esta rama de la ingeniería eléctrica es de esperarse del estudiante un conocimiento en lo que concierne tanto a la teoría como a la puesta en práctica de circuitos de este tipo de circuitos, es por tanto que se desea realizar esta práctica de laboratorio con el propósito de guiarnos a través de las etapas básicas de una aplicación bastante común como lo es un rectificador monofásico controlado por medio de SCR (Rectifi cador Controlado de Silicio)..
pág. 3
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
2. Objetivo General:
Comprobar el voltaje y la corriente de la resistencia y el diodo.
3. Objetivos Específico:
Observar el comportamiento de dispositivos semiconductores de potencia trabajando como interruptores. Realizar modelos matemáticos de su comportamiento en base a mediciones realizada en el laboratorio. Medir y calcular potencias consumidas en los semiconductores cuando se comportan como interruptores.
4. Marco Teórico: 4.1.
DIODOS:
Un diodo semiconductor es una estructura PN que, dentro de sus límites de tensión y corriente, permite la circulación de corriente con un único sentido.
Imagen 1. Símbolo del diodo.
Características:
Son dispositivos unidireccionales, no puede circular corriente en dirección contraria al de conducción que se hace a través de ánodo a cátodo.
4.2.
El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.
Activación sin control. Desactivación sin control.
No requiere pulsos de control.
Resistencia Cerámico:
Se llama resistencia Eléctrica a la oposición que ofrece un material al paso de la corriente. Los componentes que en electrónica se emplean para que cumplan esta misión se denominan simplemente resistencias. Imagen 2. Símbolo de la resistencia cerámica.
. pág. 4
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
4.3.
Mosfet:
Así como podemos decir que el transistor bipolar se controla por corriente, los MOSFET son transistores controlados por tensión. Ello se debe al aislamiento (óxido de Silicio) de la puerta respecto al resto del dispositivo. Existen dos tipos básicos de MOSFET, los de canal n y los de canal p, si bien en Electrónica de Potencia los más comunes son los primeros, por presentar menores pérdidas y mayor velocidad de conmutación, debido a la mayor movilidad de los electrones con relación a los agujeros. Imagen 3. Mosfet canal P y N.
Características:
Activación controlada
Desactivación controlada
Corrientes unidireccionales
Capacidad de manejo de voltajes bipolares
Operación a altísima frecuencia
Soporta bajas potencias
Controlado por voltaje con corriente cero (0)
5. Procedimiento: Implemente el circuito siguiente y anote las mediciones: Use una Onda Cuadrada de 10/-10V frecuencia de 120Hz.
Imagen 1. Generador de funciones.
pág. 5
Imagen 2. Rectificador de conductor.
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia Usando un solo canal del osciloscopio lo colocamos entre los terminales de R2 en la que observaremos una señal de voltaje que posee la misma forma que la señal de corriente y cuyo valores los leeremos en forma indirecta ( I=V/R). En la gráfica vista en el osciloscopio identifique los parámetros y mídalos.
pág. 6
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Aplicación de lo Aprendido: Para la implementación use un transistor IGBT la resistencia RX1 Debe de ser >20Kohms y RX2 aproximadamente de 1Kohm. Conecte los canales del osciloscopio como se muestran en el ci rcuito; y tome las siguientes mediciones frecuencia 20KHz:
Imagen 0. Diagrama Circuital del MOSFET.
Amplitud Vce = 9.89 Tr (al 10%)= 1.0327 ns Ts (entre el 10% y el 90%) = 8.2616 ns Tc (entre el 10% y el 90%) = 626.655ps Tiempo de conducción = 25.066 us
Imagen 0. Vontaje del Drenador- Surtidor.
pág. 7
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Voltaje del MOSFET: 9.89 V
Imagen 0. Vontaje de la resistencia.
Voltaje en la Resistencia: 6.4039 V
Imagen 0.
tr (al 10%)= 1.0327 ns ts (entre el 10% y el 90%) = 8.2616ns
Imagen 0. pág. 8
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Tc (entre el 10% y el 90%) = 626 .655ps
Imagen 0. Tiempo de conducción.
Tiempo de conducción = 25.066 us
Imagen 0. Calculo de corriente de conducción.
Corriente de conducción = 3.4mA
pág. 9
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Para poder calcular la corriente de conducción es necesario hallar el área de región sombreada.
Corriente Promedio: 25 us * 6.8 mA Area
2
25 us
3.4 mA
Conecte el osciloscopio de la manera siguiente y realice las mediciones solicitadas:
Imagen 0.
Imagen 0. Potencia y análisis de tiempo.
pág. 10
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia
Cuestionario: ¿Es posible calcular la potencia desarrollada por el transistor en un ciclo de la señal de o nda cuadrada? Describa el procedimiento. Para poder evaluar la potencia se aplicará la fórmula de VIR, para lo cual debemos de tener en cuenta que los valores tomados deben ser positivos (pero los valores tomados deben ser diferente de cero es en ahí donde se libera la cantidad máxima de corriente). ¿La grafica de la potencia vista en el osciloscopio nos da el valor real consumida en el transistor? ¿Qué relación encuentra entre los cálculos realizados y los criterios de seguridad? Podemos decir que si, ya que, cuando al Mosfet hay ingreso de tensión al a compuerta comienza a trabajar.
6. Observaciones:
En el software Multisim es importante tener precaución al momento de medir el voltaje en el MOSFET, es necesario tener presenta que el circuito toma en cuenta al voltaje de la resistencia.
Para poder resolver más rápido los ejercicios debemos crear variables en los nodos, para luego obtener los valores deseados.
El diodo posee la característica de tener el tiempo de restauración inversa.
Gracias a esto es que se puede conseguir el tiempo de las cargas sean compensadas.
7. Conclusión:
pág. 11
Se puede decir que Trr se toma el tiempo que, en la instancia de reducción del diodo, que el retardo de la corriente en obtener su valor máximo (negativo) y volver a un tope del 2 5% de su valor. En conclusión, el Mosfet trabaja en dos estados temporales en no conducción ayuda al voltaje de la fuente y en conducción el voltaje se puede decir que es casi insignificante. Como resultado se puede decir del Mosfet posee una regla constante, la frecuencia CA y el voltaje en un Mosfet, en un régimen constante de la potencia despreciable es alta. Por lo que
Lab. N°2 Dispositivos Semiconductores de Potencia el tiempo dela red ya no es igual.
8. Bibliografía: Recuperado de: “Electrónica de Potencia”, D. W. Hart, Valparaíso University, Valparaíso Indiana. Prentice Hall.
pág. 12