2. RECTIFICADOR DE
POTENCIA
En Las aplicaciones de la electrónica de potencia
es el acondicionamiento de señales. Pues bien,
los rectificadores se encargaran de transformar
una tensión alterna de entrada en una continua
de salida.
3. DIODO DE POTENCIA
Los diodos de potencia se caracterizan porque
en estado de conducción deben ser capaces de
soportar una alta intensidad con una pequeña
caída de tensión. En sentido inverso, deben ser
capaces de soportar fuerte tensión negativa de
ánodo con una pequeña intensidad de fugas.
4. Tensión Térmica
UNIÓN P-N DE SEMICONDUCTOR:
N P
nA
n
pD
p2
iS
L·N
D
L·N
D
·n·q·AI
1e·Ii TV
V
S
Ecuación de Shockley
q
T·k
VT
Corriente inversa de saturación
A: Área efectiva de la Zona de Transición
ni: Concentración intrínseca del semiconductor
DP, DA: Constante de difusión de huecos o electrones, respect.
ND, NA: Concentración de dopante donador o aceptador, respect.
Lp, Ln: Longitud de difusión de la zona P o de la zona N, respect.
k: Constante de Boltzmann
q: Carga del electrón
T: Temperatura absoluta (Kelvin)
CÁTODO CÁTODO
ÁNODO ÁNODO
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
5. TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN: DIFUSIÓN
Antes del dopado
P
N
0
Después del dopado
P
N
0
P
P
NP
Capa anódica Capa catódica
P
P
P N
P N
N
(sustrato tipo N)
Atmósfera
dopada con
átomos de
aceptor
In
In
In
In
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
6. Si Si Si Si Si Si
Si Si Si Si Si
Si Si Si Si Si Si
Si Si B Si Si Si
B Si Si Si B
Si
Si
Si
B
B
Si CL
CL
CL
CL
CL
HSi CL
CL
CL
CL
CL
H
CL
H
Si
Si
Substrato
Película epitaxial tipo N
Fase gaseosa
Ejemplo de formación de una capa N
SiCl4 + 2H2 Si + 4ClH
TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN: CRECIMIENTO EPITAXIAL
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
7. P
N
VACÍO O
GAS INERTE
BOBINA DE
INDUCCIÓN
GRAFITO
SEMICONDUCTOR
FUNDIDO CON
IMPUREZAS
DIODO
CRISTAL
SEMILLA
EJE
ROTATIVO Y
EXTRACTOR
P
TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN: UNIÓN CRECIDA
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
8. DO - 5
ENCAPSULADO AISLAMIENTO
CONEXIÓN ELÉCTRICA
DISIPACIÓN TÉRMICA
P
N
Terminal de cobre
(ánodo)
Cierre aislante
Cierre metálico
Pastilla
semiconductora
Soldaduras
Au-Si
Base de cobre
(cátodo)
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
9. DO – 200AC
Grandes corrientes
(3500 – 5000 A)
ENCAPSULADO
P
N
Base de cobre
(ánodo)
Cierre metálico
Cierre
cerámico
Soldaduras
Pastilla
semiconductora
Cierre metálico
Base de cobre
(cátodo)
CONSTRUCCIÓN Y
ENCAPSULADO
10. Estado de conducción:
Ve VSRL Ve VSRL VS
Ve
V
V
Ve VSRL Ve VSRL
Vd rd
VS
Ve
V
V-Vd-rd·id
DIODO IDEAL
DIODO REAL
CARACTERISTICAS ESTATICAS
11. Estado de conducción. Parámetros:
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 intensidad aplicable por una vez cada
10 minutos o más, con duración de pico de 10ms.
CARACTERISTICAS ESTATICAS
12. Estado de bloqueo. Parámetros:
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.
CARACTERISTICAS ESTATICAS
13. Entrada de conducción: Recuperación directa
Id
Vd
Cierre
Diodo Ideal: Diodo Real:
Id
did/dt
id
t
t
VFP
-VR
VF
trd
trd: tiempo de recuperación directa
CARACTERISTICAS DINAMICAS
14. Salida de conducción: Recuperación inversa
trr
Qrr=Irr·trr/2
Irr
Id
id
VRVrr
VF
t
t
ta
tb
dt
di
tI d
arr
Tiempo de recuperación inversa:
ta = tiempo de almacenamiento.
tb = tiempo de caída.
barr ttt
Carga de Almacenamiento:
rrrrrr It
2
1
Q
dt
di
Q2
t
d
rr
rr
dt
di
Q2I d
rrrr
Pico de corriente de recuperación Inversa:
CARACTERISTICAS DINAMICAS
15. Cálculo de pérdidas:
trr
Qrr=Irr·trr/2
Irr
Id
id
VR
VF
t
t
T
0
dFdis dt(t)i(t)v
T
1
P
Pdis = Qrr·VR·fS
fS: Frec. de conmutación.
(aproximación de la salida de
conducción)
Observar la dependencia de las
pérdidas con la frecuencia de
conmutación.
Las pérdidas de entrada en
conducción son muy
pequeñas ( trd << trr) y
suelen despreciarse!
CARACTERISTICAS DINAMICAS
16. TRANSISTOR DE
POTENCIA
Concepto
• El transistor de potencia tiene como
funcionamiento y utilización de los
transistores de potencia es idéntica al de los
transistores normales, teniendo como
características especiales las altas tensiones
e intensidades que tienen que soportar y,
por tanto las altas potencias a disipar.
20. CONMUTACIÓN
Los circuitos de ayuda a la conmutación
conocidos comúnmente como “snubber” son una
parte esencial en muchos de los circuitos
electrónicos de potencia.
