Diodo de Potencia

1. LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

2. Definición:
La electrónica de potencia es aquella parte
de la electrónica que enlaza la electricidad
con la electrónica.
Ejemplos:
- Encendido electrónico de un vehículo
- Encendido de una televisión
- Elevalunas eléctrico

3. Dispositivos de potencia:
Los dispositivos de potencia se van a identificar por las
siguientes características:
• Tienen dos estados de funcionamiento: bloqueo y
conducción
• Son capaces de soportar potencias elevadas
• El funcionamiento de estos dispositivos tiene que ser
posible con poca potencia

4. EL DIODO DE POTENCIA

5. Curva característica
PN
+
-
i
V
0
1
(exponencial)
VD
i [mA]
V [V]
DIODOS DE POTENCIA
A (ánodo)
K (cátodo)
-40
0
-2
i [mA]
V [Volt.]

6. Concepto de diodo ideal
En polarización directa, la caída
de tensión es nula, sea cual sea
el valor de la corriente directa
conducida
En polarización inversa, la corriente
conducida es nula, sea cual sea el valor
de la tensión inversa aplicada
Ánodo
Cátodo
i
V
i
+
V
-
curva característica
DIODOS DE POTENCIA

7. El diodo semiconductor
Ánodo
Cátodo
Ánodo
Cátodo
Encapsulado
(cristal o resina
sintética)
Terminal
semiconductor
Terminal
P
N
Marca
señalando el
cátodo
Contacto metal-semiconductor
Oblea de
Contacto metal-semiconductor
DIODOS DE POTENCIA

8. Encapsulados de diodos
1N4148
(Si)
1N4007
(Si)
DIODOS DE POTENCIA
DO 201
DO 204
Axiales

9. Agrupación de diodos semiconductores
2 diodos en cátodo
común
~ ~
+
Puente de diodos
+
~ ~
BYT16P-300A
(Si)
~ + ~
Anillo de diodos
HSMS2827
(Schottky Si)
-
+ ~ ~ -
B380 C3700
B380 C1500
(Si)
(Si)
DIODOS DE POTENCIA

10. Encapsulados de diodos
DIODOS DE POTENCIA
TO 220 AC
D 61
DOP 31
TO 247
DO 5
B 44

11. Encapsulados de diodos
DIODOS DE POTENCIA
Módulos de potencia
Varios dispositivos en un encapsulado común
Alta potencia
Aplicaciones Industriales
Se pueden pedir a medida
Motores Satélites

12. Curvas características y circuitos equivalentes
rd
Vg
real (asintótico)
ideal
i
0
V
Vg
pendiente = 1/rd
Circuito equivalente asintótico
Curva
característica real
Curva característica
asintótica
Curva característica
ideal
DIODOS DE POTENCIA

13. Parámetros
DIODOS DE POTENCIA
Parámetros en inversa:
•VR= Tensión Inversa (Tensión continua capaz que es de soportar el diodo)
•VRM = Tensión de pico
•VBR = Tensión de ruptura
•IR = Corriente inversa (corriente de fuga)
Parámetros en directa:
• VD = Tensión en directa
• I = Corriente directa
• IAV= Corriente media directa
• IFM= Corriente máxima en directa
• IFRM = Corriente de pico repetitiva
• IFSM= Corriente directa de sobrecarga

14. DIODOS DE POTENCIA
Características fundamentales
• Tensión de ruptura
• Caída de tensión en conducción
• Corriente máxima
• Velocidad de conmutación
Tensión de ruptura
Baja tensión Media tensión Alta tensión
15 V
100 V
500 V
30 V
150 V
600 V
45 V
200 V
800 V
55 V
400 V
1000 V
60 V
1200 V
80 V

15. DIODOS DE POTENCIA
Tensión de codo
i
0
V
Vg
Curva
característica real
pendiente = 1/rd
A mayor tensión de ruptura , mayor caída de tensión en conducción
Señal Potencia Alta tensión
VRuptura
VCodo
< 100 V
0,7 V
200 – 1000 V
< 2 V
10 – 20 kV
> 8 V

16. DIODOS DE POTENCIA
Datos del diodo en corte
Tensión inversa VRRM Repetitive Peak Voltage
La tensión máxima es crítica
Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

17. DIODOS DE POTENCIA
Datos del diodo en conducción
Corriente directa IF Forward Current
Corriente directa de pico repetitivo IFRM Repetitive Peak Forward Current
La corriente máxima se indica suponiendo que el dispositivo está
atornillado a un radiador

18. Características dinámicas
Indican capacidad de conmutación del diodo
R i
a b Transición de “a” a “b”
V1
Comportamiento
dinámicamente ideal
Comportamiento
dinámicamente ideal
V2
V
+
-
i
V
t
t
V1/R
-V2 DIODOS DE POTENCIA

19. a b
V1
R i
V2
V
+
-
Transición de “a” a “b”
i
V1/R
V
t
t
trr
-V2/R
ts tf (i= -0,1·V2/R)
-V2
ts = tiempo de almacenamiento
(storage time )
tf = tiempo de caída (fall time )
trr = tiempo de recuperación
inversa (reverse recovery time )
DIODOS DE POTENCIA
Características dinámicas

20. a b
V1
R i
V2
V
+
-
i
td = tiempo de retraso (delay time )
tr = tiempo de subida (rise time )
tfr = td + tr = tiempo de recuperación directa
(forward recovery time )
tr
0,9·V1/R
td
0,1·V1/R
tfr
Transición de “b” a “a” (encendido)
El El proceso proceso de de encendido encendido es es más
más
rápido rápido que que el el apagado.
apagado.
DIODOS DE POTENCIA
Características dinámicas

21. DIODOS DE POTENCIA
Características dinámicas

22. DIODOS DE POTENCIA
Características Principales
Corriente directa
Tensión inversa
Tiempo de recuperación
Caída de tensión
en conducción
Encapsulado

23. Tiempo de recuperación en inversa
DIODOS DE POTENCIA
Un diodo de potencia tiene que poder conmutar rápidamente del
estado de corte al estado de conducción.
El tiempo que tarda en conmutar se llama :
TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA
Los diodos se pueden clasificar en función de su tiempo de
recuperación:

24. DIODOS DE POTENCIA
Tipos de diodos
Se clasifican en función de la rapidez (trr)
• Standard
• Fast
• Ultra Fast
• Schottky
VRRM trr IF
100 V - 600 V
100 V - 1000 V
200 V - 800 V
15 V - 150 V
> 1 ms
100 ns – 500 ns
20 ns – 100 ns
1 A – 50 A
1 A – 50 A
1 A – 50 A
1 A – 150 A < 2 ns
Las características se pueden encontrar en Internet (pdf)
Direcciones web
www.irf.com
www.onsemi.com
www.st.com
www.infineon.com

25. Aplicaciones:
DIODOS DE POTENCIA
DIODOS DE GAMA MEDIA:
•Fuentes de alimentación
•Soldadores
DIODOS RÁPIDOS
•Aplicaciones en que la velocidad de conmutación es crítica
•Convertidores CD – CA
DIODOS SCHOTTKY
•Fuentes de alimentación de bajo voltaje y alta corriente
•Fuentes de alimentación de baja corriente eficientes