Dispositivos Semiconductores de Potencia: Una Visión General

Dispositivos Semiconductores de Potencia

Diodos

• La conducción la define la polaridad de la corriente que lo atraviesa.
• Dispositivos unidireccionales.
• El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

Diodos: Comportamiento en Conducción

• Cuando el diodo está en directa, y su corriente se reduce a cero, el diodo continúa conduciendo, debido a los electrones almacenados en el material del cuerpo del semiconductor.
• Se requiere de un cierto tiempo para que deje de conducir, lo que se conoce como **tiempo de recuperación inversa del diodo**.

Tiristores (SCR)

• La familia de los tiristores engloba a diversos dispositivos semiconductores teniendo en común una estructura de 4 capas semiconductoras PNPN.
• Poseen tres terminales: ánodo, cátodo y Gate.
• El tiristor se comporta como un diodo cuando se aplica corriente por el terminal G. La corriente ánodo-cátodo debe superar un valor mínimo para permanecer encendido. Deja de conducir cuando la corriente ánodo-cátodo se hace cero.

Transistor BJT

• Cuando **IB** se acerca a cero, **IC** lo hace de forma no lineal (Región de Corte).
• Cuando **VCE** se acerca a cero, la corriente de colector es máxima (región de saturación).

MOSFET

• Dispositivo controlado por Voltaje **VGS** que regula el paso de la intensidad de corriente **ID**.
• Posee elevada velocidad de conmutación, con tiempos de conmutación del orden de ns.
• Más susceptible a ruidos pero tiene circuito de control más simple.
• Aspecto muy similar al BJT, con nombre distinto en los pines.

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

• Dispositivo de tres terminales: Gate, colector y emisor.
• Fue creado con la idea de aprovechar simultáneamente las ventajas de baja resistencia de conducción de los BJT y la elevada velocidad de conmutación de los MOSFET.
• Dispositivo controlado por tensión, en cuanto se saque el voltaje de la puerta el IGBT deja de funcionar.
• Al igual que el MOSFET es más susceptible al ruido.

Características del IGBT

• Existen dispositivos que soportan 1200A y tensiones de bloqueo de 3300V.
• Adecuado para frecuencia de conmutación de hasta 100 kHz.

IGCT (Integrated-Gate Commutated Thyristor)

• Se necesita un pulso de corriente en el Gate para encenderlo.
• Para apagarlo se utiliza un driver especial que aplica un pulso de apagado de subida muy rápido (4kA/useg, 20V) en el Gate, con esto se reduce la potencia en encendido/apagado del semiconductor.

PWM (Pulse Width Modulation)

Se genera por una comparación por medio de un voltaje de control y una onda de forma repetitiva.