Este documento describe y compara los diferentes tipos de semiconductores de potencia, incluyendo diodos, tiristores, transistores BJT, MOSFET e IGBT. Los dispositivos se clasifican como no controlados, semicontrolados o totalmente controlados dependiendo de su grado de control. Se explican las características y aplicaciones principales de cada dispositivo.

1. UNIVERSIDAD DEL AZUAYTRABAJO DE ELECTRONICA DE POTENCIA IIREALIZADO POR:JOSE SARMIENTOOCTAVO CICLO DE INGENIERIA ELECTRONICARESUMEN DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

2. INTRODUCCION Los dispositivos semiconductores utilizados en Electrónica de Potencia se clasifican en tres grupos, de acuerdo con su grado de control:1. Dispositivos no controlados2. Dispositivos semicontrolados3. Dispositivos totalmente controlados

3. DISPOSITIVOS NO CONTROLADOS - DIODOS DE POTENCIAEl diodo es un interruptor unidireccional , sus principales características son:Tiene una estructura P-N; con una área mayor para soportar mayores corrientes en conducción (en el orden de los KA) y tensiones inversas (en el orden de los KA). El mayor tamaño se debe al aumento de una región intermedia n de bajo dopaje que lo diferencia de los diodos de señal.La tensión de caída aumenta a 1 o 2 V siento esta nueva región es la causante de este fenómeno.Tiene dos estados de recuperación: Recuperación inversa: Es el tiempo de paso deconducción a bloqueo (on - off)Recuperación Directa: Es el tiempo de paso debloqueo a conducción (off -on)Los tipos de diodos de potencia son:Diodos Schotky, Diodos de recuperación rápida Diodos rectificadores o de frecuencia de línea.

4. DISPOSITIVOS SEMICONTROLADOS - TIRISTORESEs una estructura de cuatro capas (P-N-P-N) que representan un funciEl paso de On a Off, realiza normalmente por control externoEl paso de Off a On, se da cuando la correinte del tiristor es mas pequeña que la corriente de mantenimiento.Sus tipos dentro de estos semiconductores son:SCR (Rectificador Controlado de Silicio)TRIAC (Triodo de Corriente Alterna)GTO (GateTurn-Off Thyristor)Veremos brevemente cada uno de ellos a continuacion:

5. TIRISTORES - SCREs el dispositivo que control mayor potencia.Soporta mayor tensión inversa entre sus terminalesLa corriente establece en el sentido ánodo- cátodo.Nuevos parámetros en su recta de funcionamientoZONA DE BLOQUEO INVERSO (VAK<0).- Estado de OFF inversa, comportándose como un diodoZONA DE BLOQUE DIRECTO( VAK >0 sin disparo).- Comporta como un circuito abierto hasta alcanzar el voltaje de rupturaZONA CONDUCCIÓN (VAK >0 disparado).- Se comporta como interruptor cerrado y se mantiene hasta que sea menor a la corriente de mantenimiento.

6. TIRISTORES - triacEs un tiristor bidireccional de tres terminales.Permite el paso de la corriente en los dos sentidos entre terminales A1 y A2Puede disparse con tensiones de puerta de ambos signos, pero solo tiene un gate en el exterior, es decir un solo circuito de controlFunciona como dos SCR en antiparaleloMáximo 1000v, 15 A, 15kW, 50/60 Hz.

7. TIRISTORES - gtoMáximo 5000v, 4000AEl GTO tiene control externo en el paso de conducción a bloqueo, de On a Off.Y tambienpermiete controlar externamente el paso de OFF a ON.El mecanismo de disparo es parecido al del SCRUn GTO al contrario de un SCR pude no tener la capacidad de bloqueo de tensiones inversas.Si gate + pasa de estado de ON a OFFSi gate – oasa de estado de OFF a ON

8. TRANSISOTESLos transistores de potencia tambien trabajan en zona de conmutación, es cir en ON-OFFSus ventajas es que son totalmente controladosSe clasifican en BJT (B IPOLAR JUNCTION TRANSISTOR)MOSFETIGBT

9. TRANSISTORES - BJTSon interruptores de potencia controlados por corriente.Los de tipo npn son los mas utilizadosConsumen mayor energía que los SCRSe controlan por la baseTrabaja en 3 zonas pricipalmenteCORTE.- No inyecta corriente a la base (interruptor abierto)ACTIVA.- Inyecta corriente a la base del transistor. Se da cuando funciona como amplificador mas no como semiconductor de potenciaSATURACION.- Inyecta suficiente corriente a la base. Interruptor ideal.

10. TRANSISTORES - MOSFETSon transistores controlados por Tensión. Debido al aislamiento de óxido de silicio de la base.Existen dos tipos dentro de estos transistores de potencia:De canal “n” y de canal “p”Desventaja.- Maneja reducida potencia porque se calientan muchoVentaja.- Son los transistores mas rápidos que existenTrabaja en 3 zonas fundamentalmente:CORTE.- VG y Vcc es menor al voltaje de umbral. Interruptor abiertoÓHMICA.- Si Vg y Vcc es mayor a Vp y Vcc, se cierra el transistor modelado por una resistencia.SATURACION.- Si se cierra el transistor pero con un voltaje en el drain-source elevado.

11. TRANSISTORES - IGBTSon dispositivos semiconductores híbridosUne la velocidad de disparo de un MOSFET con las pequeñas pérdidas de conducción de un BJTVelocidad de conmutacion en KhZ menor al MOSFET Maneja hasta decenas de amperios, 1200-2000vTiene una entrada de alta impedanciaNo presenta problemas de ruptura secundaria como los BJTTambien son activados por tensión

12. Tablas de comparaciones y rendimientos de los diferentes semiconductores de potencia

13. Aplicaciones de los dispositivos de potencia en la vida real