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ELECTRÓNICA DE
POTENCIA
• AGUILAR CARLOS
• PIAMO YURNIS
• RUIZ JESUS
• PINTO KELVIN
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.
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.
Tensión Térmica
UNIÓN P-N DE SEMICONDUCTOR:
N P
nA
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pD
p2
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D
L·N
D
·n·q·AI
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q
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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
TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN: DIFUSIÓN
Antes del dopado
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CL
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Substrato
Película epitaxial tipo N
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SiCl4 + 2H2 Si + 4ClH
TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN: CRECIMIENTO EPITAXIAL
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GAS INERTE
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DIODO IDEAL
DIODO REAL
CARACTERISTICAS ESTATICAS
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
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
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
Salida de conducción: Recuperación inversa
trr
Qrr=Irr·trr/2
Irr
Id
id
VRVrr
VF
t
t
ta
tb
dt
di
tI d
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Tiempo de recuperación inversa:
ta = tiempo de almacenamiento.
tb = tiempo de caída.
barr ttt
Carga de Almacenamiento:
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Q2
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rr
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Pico de corriente de recuperación Inversa:
CARACTERISTICAS DINAMICAS
Cálculo de pérdidas:
trr
Qrr=Irr·trr/2
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Id
id
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t
t
T
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dFdis dt(t)i(t)v
T
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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
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.
CONSTRUCION DEL TRANSISTOR
ENCAPSULADO DEL TRANSISTOR
TRANSISTOR DE
POTENCIA
Existen cuatro condiciones de
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Los circuitos de ayuda a la conmutación
conocidos comúnmente como “snubber” son una
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  • 1. ELECTRÓNICA DE POTENCIA • AGUILAR CARLOS • PIAMO YURNIS • RUIZ JESUS • PINTO KELVIN
  • 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.
  • 19. TRANSISTOR DE POTENCIA Existen cuatro condiciones de polarización posibles.
  • 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.