Este documento describe los transistores de potencia, dispositivos semiconductores que pueden soportar y disipar altas potencias a diferencia de los transistores comunes. Existen tres tipos principales: transistores de potencia bipolares, de efecto de campo y bipolares de puerta aislada. El documento explica cómo funcionan, su tiempo de conmutación y la potencia disipada, dependiendo de si la carga es resistiva u inductiva.

1. TRANSISTORES DE
POTENCIA
Juan José Guevara Barral

2. ¿Qué es?
 Es un dispositivo electrónico semiconductor el cual tiene una estructura funcional similar a los
transistores comunes, con una característica que lo diferencia de ellos, la cual es percibir, soportar y
disipar altas potencias, a diferencia del normal o común que trabaja con potencias mas bajas.
¿Cómo Funciona?
 Mediante la inducción electromagnética modifica el voltaje que pasa por el para poder ser usado como
conmutador, interruptor o amplificador de señales.

3. Existen 3 tipos de transistores de potencial los cuales son:
 Transistores de potencia bipolares:
• Permiten el aumento de corriente mediante la disminución del
voltaje y controla la energía de salida por medio de sus
terminales, se subdividen en NPN y PNP.
 Transistores de potencia de efecto de campo (FET) o unipolares:
• Se compone por una capa semiconductora de material tipo N que
recubre al material tipo P, puede controlar el conducto de un
canal.
 Transistores de potencia bipolar de puerta aislada (IGBT):
• Es mas efectivo con potencias y velocidades altas, generalmente
se lo utiliza en controlar la tracción en los motores, así como
fuente de energía conmutada.

4. TIEMPO DE CONMUTACIÓN
𝑡𝑜𝑛 = 𝑡𝑑 + 𝑡𝑟
𝑡𝑜𝑓𝑓 = 𝑡𝑠 + 𝑡𝑓
𝐹𝑚𝑎𝑥 =
1
𝑡𝑜𝑛 + 𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑡𝑑: Tiempo de retardo.
𝑡𝑟: Tiempo de subida.
𝑡𝑠: Tiempo de almacenamiento.
𝑡𝑓: Tiempo de caída.
𝑡𝑜𝑛: Tiempo de encendido.
𝑡𝑜𝑓𝑓: Tiempo de apagado.
𝐹𝑚𝑎𝑥: Frecuencia máxima a la cual puede conmutar.

5. POTENCIA DISIPARA – CARGA RESISTIVA
(CONMUTACIÓN)
𝑖𝑐 = 𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥
𝑡
𝑡𝑟
Donde:
𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥 =
𝑉𝐶𝐶
𝑅
 Tención emisor-colector
𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑅 ∙ 𝑖𝐶
 Energía 𝑊
𝑟 𝑦 𝑊
𝑓 disipada durante el tiempo de caída:
𝑊
𝑟 =
𝑉𝑐𝑐𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥
4
2𝑡𝑟
3
𝑊
𝑓 =
𝑉𝑐𝑐𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥
4
2𝑡𝑓
3
 Potencia media:
𝑃𝐴𝑉 = 𝑓 𝑊
𝑟 + 𝑊𝑓
Esta depende de la frecuencia en la que se efectué la conmutación.
 Al sustituir y designar las cargas despreciables nos queda tal que:
𝑃𝐶 𝐴𝑉 =
𝑉𝐶𝐶𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥
6
∙ 𝑡𝑓 ∙ 𝑓

6. POTENCIA DISIPADA – CARGA
INDUCTIVA (CONMUTACIÓN)
 Energía perdida en 𝑡𝑜𝑛:
𝑊𝑡𝑜𝑛
=
1
2
𝑉𝐿𝐶(𝑠𝑎𝑡) 𝑡1 + 𝑡2
 Energía perdida en 𝑡𝑜𝑓𝑓:
𝑊𝑡𝑜𝑓𝑓
=
1
2
𝑉𝐿𝐶(𝑠𝑎𝑡) 𝑡3 + 𝑡4
 Potencia media de perdida:
𝑃𝑇𝑂𝑇(𝐴𝑉) =
𝑊𝑡𝑜𝑛+𝑊𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑇
=
𝑓 𝑊𝑡𝑜𝑛
+ 𝑊𝑡𝑜𝑓𝑓
Para identificar la potencia
total disipada se debe
multiplicar la frecuencia por
las suma de las perdidas tanto
conmutación como
conducción.
 Energía de perdida en
conducción:
𝑊𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑉𝐶(𝑠𝑎𝑡)𝐼𝐶(𝑠𝑎𝑡)𝑡5

7. BIBLIOGRAFÍA
GLS Industrias, 21 de julio de 2021. Transistores de potencia. Recuperado de:
https://industriasgsl.com/blogs/automatizacion/transistores_de_potencia#:~:text=Los%20transistores%20de%20
potencia%20son,percibir%20y%20generar%20altas%20potencias.
Ecured, s/f. Transistor de potencia. Recuperado de: https://www.ecured.cu/Transistor_de_potencia
Zapata, F., 2 de septiembre de 2021. Transistor de potencia. Recuperado de: https://www.lifeder.com/transistor-de-
potencia/
Universidad de Valencia, s/f. Transistores de potencia. Recuperado de:
https://www.uv.es/marinjl/electro/transistores.html
Burgos, C. septiembre de 2013. Estimación del estado de carga para un banco de baterías basada en modelación
difusa y filtro extendido de Kalman. Recuperado de: https://www.researchgate.net/figure/Figura-60-Simbolo-
electrico-para-IGBT-npn_fig52_322753108
Tolocka, E., 12 de julio de 2017. Transistores de efecto de campo. Recuperado de:
https://www.profetolocka.com.ar/2017/07/12/transistores-de-efecto-de-campo/