"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.