Edgard Oporto

Ciclo de Verano

2015-0

ELECTRONICA INDUSTRIAL

Semana 02

TRANSISTORES DE POTENCIA

Ingeniera Electrnica y Telecomunicaciones

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TRANSISTORES DE POTENCIA

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TRANSISTORES DE POTENCIA

Disponen de activacin y desactivacin controladas.

Operan en la regin de saturacin dando una cada de voltaje bajo en

directo.

Su velocidad de conmutacin es ms rpida que de los SCRs por lo que se

emplea en convertidores de energa elctrica.

Existen en 4 categoras:

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TRANSISTORES DE POTENCIA

Su funcionamiento y empleo es similar a los normales.

La diferencia es que trabajan a altas tensiones e intensidades; es decir, altas

potencias.

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MOSFETs

Un MOSFET de potencia es un dispositivo controlado por voltaje y requiere

solo una pequea corriente.

Su velocidad de conmutacin es muy alta, del orden de los nanosegundos.

Se emplean en los convertidores de alta frecuencia y baja potencia.

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MOSFETs

MOSFET

Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor

Emplean campo elctrico para crear un canal de conduccin.

Amplifica o conmuta seales

Tiene 4 terminales, incluyendo el sustrato que viene conectado

internamente al surtidor.

Por ello, los MOSFETs son de 3 terminales.

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MOSFETs

Existen en dos tipos:

MOSFET de agotamiento

MOSFET de enriquecimiento

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MOSFETs

Los ms usados son los de acumulacin tipo N.

Conducen electrones.

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MOSFETs MOSFET de agotamiento

- De canal n

- De canal p

Canal n Sustrato de silicio tipo p

Dos capas tipo n de

baja resistencia.

Compuerta aislada

mediante capa delgada

de xido.

Se trata de controlar la concentracin de

portadores de carga mediante un

condensador MOS existente entre los

electrodos del sustrato y la compuerta.

La compuerta est localizada encima

del sustrato y aislada de todas las

dems regiones del dispositivo por una

capa de xido como dielctrico.

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MOSFETs MOSFET de agotamiento

- De canal n

- De canal p

Canal n Sustrato de silicio tipo p

Dos capas tipo n de

baja resistencia.

Compuerta aislada

mediante capa delgada

de xido.

Se trata de controlar la concentracin de

portadores de carga mediante un

condensador MOS existente entre los

electrodos del sustrato y la compuerta.

La compuerta est localizada encima

del sustrato y aislada de todas las

dems regiones del dispositivo por una

capa de xido como dielctrico.

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MOSFETs

Al aplicar una tensin positiva en la

puerta se induce cargas negativas

en la superficie del substrato y se

crea un camino de conduccin

entre los terminales drenador y

fuente.

La tensin mnima para crear ese

camino se denomina tensin umbral

o de threshold (VT) y es un

parmetro caracterstico

del transistor.

Si VGS

MOSFETs

Lista de MOSFETs 60V

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MOSFETs

Lista de MOSFETs de potencia

http://www.gmelectronica.com.ar/catalogo/pag108.html

Curva de los MOSFETs

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http://www.gmelectronica.com.ar/catalogo/pag108.html

MOSFETs

Zonas de trabajo

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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MOSFETs

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IGBT

ISOLATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR

Transistor bipolar de puerta aislada

Usado mayormente en circuitos de potencia.

Es veloz y maneja altas cargas.

Tienen alta impedancia de entrada (igual que los MOSFETs) y bajas prdidas

de conduccin (como los BJTs).

O sea, combina las ventajas del BJT y de los MOSFETs.

Se muestra el smbolo y circuito para un MOSFET.

G Gate o compuerta

C Colector

E Emisor

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IGBT

Curva caracterstica

En la puerta se comporta como FET y en conduccin como BJT.

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IGBT

Funcionamiento

Al aplicar voltaje VGE, el IGBT enciende y conduce una corriente IC con VCE

nulo.

La conduccin se mantiene manteniendo el voltaje VGE.

VGE (TH) tpico de 4V

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IGBT

Se pueden elegir ya sea por su rpidez o por su baja cada de tensin

en conduccin.

Se encuentran hasta los 1200V y 400A.

Aplicaciones

- Variadores de frecuencia

- Convertidores de potencia

- Mquinas elctricas

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BJT, IGBT o MOSFET

Funcionamiento como interruptor

BJT

- Control por corriente, requiere alta corriente de base

- Relativamente lento para pasar a corte o apagado

(Slow turn-off, llamado tambin current tail)

- Considerable dispersin trmica debido a su coeficiente de temperatura

negativo

- Puede manejar altas corriente

- Voltaje colector-emisor de algunos voltios en estado ON o saturacin total

Genera altas prdidas, tolerables (ahora) solo para potencias pequeas

- Fue el reemplazo de los clsicos rels hasta la dcada del los 70s en que

aparecieron los MOSFETs.

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BJT, IGBT o MOSFET

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BJT, IGBT o MOSFET

Funcionamiento como interruptor

MOSFET

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BJT, IGBT o MOSFET

Funcionamiento como interruptor

IGBT

- Es un hbrido entre BJT y MOSFET

- Altsima capacidad de manejo de voltaje y corriente (BJT)

- Control por tensin (MOSFET)

- Controlar cientos de KWs de potencia

- Ideales para voltajes superiores a los 300V y los 100A

- Baja velocidad de respuesta (20 KHz)

- Presenta la current tail

- No todos incorporan el diodo DAMPER

- Algunos IGBTs tienen coeficiente de temperatura negativo que puede

llevarlos a una deriva trmica difcil de controlar

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BJT, IGBT o MOSFET

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BJT, IGBT o MOSFET

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BJT, IGBT o MOSFET

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BJT, IGBT o MOSFET

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Advantages of SiC

SiC is a compound semiconductor comprised of silicon (Si) and carbon

(C). SiC provides a number of advantages over Si.

As a result, SiC offers lower resistivity, higher breakdown voltages

(600V+), and can operate at higher temperatures (up to +175C), making

it ideal for power devices in PFC circuits and secondary bridge rectifiers in

switch mode power supplies.

Other applications include air conditioners, solar power conditioners, EV

chargers and industrial equipment.

BJT, IGBT o MOSFET

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MOSFET

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IGBT

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IGBT

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GRACIAS

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