Presentacion rectificacion de potencia from jose5377

"Transistor de Corte y Saturacion, Composición de un Tiristos o SCR", Por Luiyis Morales

TRANSISTOR DE CORTE Y SATURACION

El funcionamiento del transistor depende de la cantidad de corriente que pase por su base. Cuando no pasa corriente por la base, no puede pasar tampoco por sus otras terminales; se dice entonces que el transistor esta en corte, es como si se tratara de un interruptor abierto. El transistor esta en saturacion  cuando la corriente en la base es muy alta; en este caso se permite la circulación de corriente en el colector y el emisor  ademas el transistor se comporta como un interruptor cerrado. 

TRANSISTOR EN CORTE

He aquí dos ejemplos de circuitos con transistores en corte. En ambos casos, la resistencia de la parte inferior es muy pequeña; en el circuito de la izquierda porque incide luz sobre la LDR y por lo tanto la resistencia es baja, y en el circuito de la derecha porque la palanca del potenciómetro está en posición de mínima resistencia.

Como la resistencia en la zona inferior es pequeña, la corriente prefiere irse por ahí y no por la base. Podríamos pensar que el circuito puede cerrarse por el colector y el emisor y encender la bombilla, pero no es así, al no haber corriente en la base no hay corriente en ningún terminal. La bombilla está apagada.

TRANSISTOR EN SATURACIÓN

Vemos los mismos circuitos que antes pero con transistores en saturación; ahora es de noche y la LDR no recibe luz por lo que su resistencia es alta. En el circuito de la derecha, la palanca del potenciómetro está en posición de máxima resistencia.

Como la resistencia en la parte inferior es muy alta, la corriente va a preferir irse por la base del transistor. Como hay corriente en la base, se permite también que haya corriente por los otros terminales; la bombilla se enciende.

COMPOSICIÓN DE UN TIRISTOR  O SCR.

El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en una única dirección. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.
El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).

Algunas fuentes definen como sinónimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR);[] otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.

"Transistor de Potencia, Construcción Y Encapsulado", Por Ángel Brito

El transistor de potencia

       El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico 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.

Existen tres tipos de transistores de potencia:

• bipolar.
• unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo).
• IGBT.

Parámetros	MOS	Bipolar
Impedancia de entrada	Alta (1010 ohmios)	Media (104 ohmios)
Ganancia en corriente	Alta (107)	Media (10-100)
Resistencia ON (saturación)	Media / alta	Baja
Resistencia OFF (corte)	Alta	Alta
Voltaje aplicable	Alto (1000 V)	Alto (1200 V)
Máxima temperatura de operación	Alta (200ºC)	Media (150ºC)
Frecuencia de trabajo	Alta (100-500 Khz)	Baja (10-80 Khz)
Coste	Alto	Medio

El IGBT ofrece a los usuarios las ventajas de entrada MOS, más la capacidad de carga en corriente de los transistores bipolares:

• Trabaja con tensión.
• Tiempos de conmutación bajos.
• Disipación mucho mayor (como los bipolares).

Nos interesa que el transistor se parezca, lo más posible, a un elemento ideal:

• Pequeñas fugas.
• Alta potencia.
• Bajos tiempos de respuesta (ton , toff), para conseguir una alta frecuencia de funcionamiento.
• Alta concentración de intensidad por unidad de superficie del semiconductor.
• Que el efecto avalancha se produzca a un valor elevado ( VCE máxima elevada).
• Que no se produzcan puntos calientes (grandes di/dt ).

    Una limitación importante de todos los dispositivos de potencia y concretamente de los transistores bipolares, es que el paso de bloqueo a conducción y viceversa no se hace instantáneamente, sino que siempre hay un retardo (ton , toff). Las causas fundamentales de estos retardos son las capacidades asociadas a las uniones colector - base y base - emisor y los tiempos de difusión y recombinación de los portadores. 

Principios básicos de funcionamiento

     La diferencia entre un transistor bipolar y un transistor unipolar o FET es el modo de actuación sobre el terminal de control. En el transistor bipolar hay que inyectar una corriente de base para regular la corriente de colector, mientras que en el FET el control se hace mediante la aplicación de una tensión entre puerta y fuente. Esta diferencia vienen determinada por la estructura interna de ambos dispositivos, que son substancialmente distintas.

Encapsulado y construcción

Los transistores bipolares, triacs, SCR y otros tipos de dispositivossemiconductores vienen en muchas presentaciones o encapsulados.

Estas presentaciones dependen del tipo de aplicación en que se les van a utilizar.

Los semiconductores como los transistores, triacs, diacs, scr, circuitos integrados, etc. Son fabricados con base en el silicio o germanio e impurezas para cada uno de los semiconductores, sin embargo, para que estos elementos sean adecuados para su uso de forma individual y que formen parte de algún circuito eléctrico o electrónico es necesario que dichos elementos presenten cierta robustez al uso, además de

protección para el medio ambiente en el cual se encontrarán, esto se logra envolviendo o sumergiendo a este elemento en algún material resistente como es el caso del plástico o la cerámica. A esta “envoltura” es a lo que se conoce como encapsulado y provee al semiconductor de la rigidez necesaria y aislamiento al medio ambiente, así como, en algunos casos, de medios para poderlos sujetar de algún modo, este encapsulado además ayuda en una pequeña medida para “radiar” el calor que en ellos se genera al estar en operación.

"Características de los diodos de Potencia", Por José Canelón

Características estáticas 

 *Parámetros en conducción

     La conducción de corriente en sentido directo determina la mayor parte de las pérdidas de potencia en el diodo, que asimismo contribuyen a su calentamiento. Por lo tanto, esta característica resulta fundamental para la mayoría de los regímenes de máxima corriente, que también dependen de la temperatura. Además, en los diodos de silicio normalmente se produce una caída de tensión en la barrera de la juntura que oscila entre los 0,6 y los 0,8 V dependiendo de la temperatura y de la concentración de impurezas en la unión.

Los valores de corrientes a considerar son:

•  Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos sinusuidales de 180º que el diodo puede soportar. 

• Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquella que puede ser soportada cada 20 mseg, con una duración de pico a 1 mseg, a una determinada temperatura de la cápsula (normalmente 25 ºC). 

• Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de intensidad aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10 mseg. Su valor es importante en el caso de corrientes de conexión, por ejemplo debidas a la maniobra de capacitores. 

• Intensidad directa (IF): es la corriente que circula por el diodo cuando se encuentra en el estado de conducción. 

*Parámetros en bloqueo

Cuando se aplica una tensión inversa "moderada" a un rectificador de silicio, a través del mismo fluye una pequeña corriente de fuga. A medida que la tensión inversa se va incrementando la corriente de fuga crece lentamente, hasta que en determinado valor se produce un aumento muy brusco de la corriente de fuga, que en los diodos de potencia da lugar a un embalamiento térmico que puede destruir al semiconductor. A esta tensión se la llama tensión de ruptura, de avalancha o de Zener.

Los valores de tensiones a considerar son:

• Tensión inversa de pico de trabajo (VRWM): es la que puede ser soportada por el dispositivo de forma continuada, sin peligro de entrar en ruptura por avalancha. 

• Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): es la que puede ser soportada en picos de 1 mseg, repetidos cada 10 mseg de forma continuada. 

• Tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM): es aquella que puede ser soportada una sola vez durante 10 mseg cada 10 minutos o más. 

• Tensión de ruptura (VBR): si se alcanza, aunque sea una sola vez, durante 10 mseg el diodo puede destruirse o degradar las características del mismo. 

• Tensión inversa contínua (VR): es la tensión continua que soporta el diodo en estado de bloqueo. 

*Modelos estáticos del diodo

Los distintos modelos del diodo son:

• Modelo ideal: resistencia cero en el sentido directo e infinita en el sentido inverso (diodo ideal).

• Modelo ideal con fuente de tensión: diodo ideal en serie con una fuente de tensión de valor igual a la tensión de barrera de la unión o juntura.

• Modelo ideal con fuente de tensión y resistencia: diodo ideal en serie con una fuente de tensión de valor igual a la tensión de barrera y con una resistencia igual a la del diodo en conducción.

Estos modelos facilitan los cálculos a realizar, para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos.

Estos modelos se suelen emplear para cálculos simples, reservando modelos más complejos para programas de simulación como PSPICE y similares. Dichos modelos suelen ser proporcionados por el fabricante, e incluso pueden venir ya en las librerías del programa. 

Características Dinámicas  

Tiempo de recuperación inverso

El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa instantáneamente. Si un diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación de una tensión inversa forzamos la anulación de la corriente con cierta velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe cierta cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante, dando lugar a una pequeña corriente inversa de recuperación. 

Influencia del trr en la conmutación

Si el tiempo que tarda el diodo en conmutar no es despreciable: 

• Se limita la frecuencia de funcionamiento, pues a altas frecuencias disminuye abruptamente el rendimiento de la rectificación.

• Existe una disipación de potencia durante el tiempo de recuperación inversa, que puede llegar a producir sobrecalentamiento y destrucción del diodo. 

Tiempo de recuperación directo
El tiempo de recuperación directo (tfr): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la tensión ánodo-cátodo se hace positiva y el instante en que dicha tensión se estabiliza en el valor VF. Este tiempo es bastante menor que el de recuperación inversa y no suele producir pérdidas de potencia apreciables. 

"Rectificación de Potencia,Diodo de Potencia, Construcción y encapsulado", Por Denny Castillo

Rectificadores de potencia

     Una de las aplicaciones de la electrónica de potencia es la del acondicionamiento de señales. Pues bien, los rectificadores se encargarán de transformar una tensión alterna de entrada en una continua de salida.

Diodos de potencia

     Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

     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 una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas. 

construcción y encapsulado