semiconductores
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Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
Control Electrnico de Potencia Sptimo Electrnica
EXTENSIN - LATACUNGA
INGENIERA ELECTRNICA
CONTROL ELECTRNICO DE POTENCIA
ALUMNOS:
NICOLAS MORA
JENNY TIGSE
MARA BELEN ZAPATA
DOCENTE:
ING. FRANKLIN SILVA
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Control Electrnico de Potencia Sptimo Electrnica
Contenido
1. TEMA ........................................................................................................................................... 3
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3
2.1 GENERAL: ........................................................................................................................... 3
2.2 ESPECFICOS: ..................................................................................................................... 3
3. RESUMEN .................................................................................................................................... 3
4. ABSTRACT .................................................................................................................................... 3
5. MARCO TERICO ......................................................................................................................... 3
6. CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 7
7. RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 8
8. BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................. 8
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Control Electrnico de Potencia Sptimo Electrnica
Control Electrnico de Potencia
1. TEMA Semiconductores de Potencia.
2. OBJETIVOS
2.1 GENERAL:
Investigar sobre los semiconductores de potencia.
2.2 ESPECFICOS:
Investigar los tipos de semiconductores de potencia. Determinar las caractersticas de los semiconductores de potencia
3. RESUMEN Los semiconductores de potencia se han extendido durante las ltimas dcadas a una amplia gama
de aplicaciones, esto se debe al continuo y rpido desarrollo de la tecnologa de semiconductores
de potencia, que ha conseguido dispositivos muy potentes, efectivos y fciles de usar. Entre los
semiconductores ms utilizados en la electrnica de potencia est el diodo cuyas caractersticas
importantes son: La intensidad mxima en directo y la tensin inversa mxima de bloqueo. Si las
necesidades del circuito pueden llegar a sobrepasar la capacidad mxima del dispositivo es
necesario utilizar varios diodos asociados en serie o en paralelo segn el caso.
4. ABSTRACT Power semiconductors have spread in recent decades to a wide range of applications, this is due
to the continuous and rapid development of power semiconductor technology that has gotten
very powerful, effective and easy to use devices. Among the most commonly used in power
electronics is the diode semiconductor whose major features are: The maximum intensity live and
maximum reverse voltage blocking. If the circuit needs can exceed the maximum capacity of the
device it is necessary to use several diodes associated in series or in parallel as appropriate.
5. MARCO TERICO
Semiconductor
Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad elctrica inferior a la de un
conductor metlico pero superior a la de un buen aislante .El semiconductor ms utilizado es el
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silicio, que es el elemento ms abundante en la naturaleza, despus del oxgeno. Otros
semiconductores son el germanio y el selenio.
Los semiconductores utilizados en la Electrnica de Potencia operan como interruptores. El
comportamiento elctrico de un semiconductor se caracteriza por los siguientes fenmenos:
Los electrones libres son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo
de la pila.
Los huecos son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila.
Al conectar una pila, circula una corriente elctrica en el circuito cerrado, siendo
constante en todo momento el nmero de electrones dentro del cristal de silicio.
Los huecos slo existen en el seno del cristal semiconductor. Por el conductor exterior
slo circulan los electrones que dan lugar a la corriente elctrica.
Clasificacin de Semiconductores de potencia
Los semiconductores de potencia de acuerdo a su grado de control se clasifican en:
Dispositivos no controlados.
Dispositivos semicontrolados.
Dispositivos totalmente controlados.
Dispositivos no controlados
En este grupo se encuentran los diodos. Los estados de conduccin o cierre (ON) y bloqueo o
abertura (OFF) dependen del circuito de potencia. Por tanto, estos dispositivos no disponen de
ningn terminal de control externo.
El diodo de potencia es un dispositivo unidireccional, no pudiendo circular la corriente en sentido
contrario al de la conduccin. El nico procedimiento de control es invertir el voltaje entre nodo y
ctodo.
Las caractersticas ms importantes del diodo de potencia son:
Caractersticas estticas.
Parmetros en bloqueo (polarizacin inversa).
Parmetros en conduccin.
Caractersticas dinmicas.
Parmetros de encendido.
Parmetro de apagado.
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Influencia del trr en la conmutacin.
Potencias.
Potencia mxima disipable.
Potencia media disipada.
Potencia inversa de pico repetitivo.
Potencia inversa de pico no repetitivo.
Dispositivos semicontrolados
En este grupo se encuentra la familia de los tiristores, los SCR y los TRIAC. En este caso su puesta
en conduccin (paso de OFF a ON) se debe a una seal de control externa que se aplica en uno de
los terminales del dispositivo, comnmente denominado puerta. Por otro lado, su bloqueo (paso
de ON a OFF ) lo determina el propio circuito de potencia.
Se denominan tiristores a todos aquellos componentes semiconductores con dos estados estables
cuyo funcionamiento se basa en la realimentacin regenerativa de una estructura PNPN.
Existen varios tipos dentro de esta familia, de los cuales el ms empleado con mucha diferencia es
el rectificador controlado de silicio (scr), por lo que suele aplicarse el nombre genrico de tiristor.
Caractersticas.
Es una estructura de cuatro capas (P-N-P-N)
El paso de On a Off, realiza normal mente por control externo
El paso de Off a On, se da cuando la corriente del tiristor es ms pequea que la corriente
de mantenimiento.
Los dispositivos dentro de estos semiconductores son:
TRIAC ( Triodo de corriente alterna)
SCR (Rectificador Controlado de Silicio)
Triac
Es un tiristor bidireccional de tres terminales
Permite el paso de la corriente en los dos sentidos entre terminales A1 y A2
Puede dispararse con tensiones de puerta de ambos signos, pero solo tiene un gate en el
exterior, es decir un solo circuito de control
Funciona como dos SCR en anti paralelo Mximo 1000v, 15 A, 15kw, 50/60Hz.
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Dispositivos totalmente controlados.
En este grupo se encuentran los tiristores bipolares BJT, los transistores de efecto de campo
MOSFET, los transistores bipolares de puerta aislada IGBT y los tiristores GTO, entre otros.
Transistores.
Los transistores de potencia tambin trabajan en zona de conmutacin, es decir en ON- OFF, sus
ventajas es que son totalmente controlados Se clasifican en:
BJT
IGBT
MOSFET
BJT
Son interruptores de potencia controlados por corriente
Los de tipo npn son los ms utilizados
Consumen Mayor energa que los SCR
Se controla a este dispositivo por la BASE Trabajan en 3 zonas principalmente:
Corte: no inyecta corriente a la base (interruptor abierto).
Activa: Inyecta corriente a la base del transistor. Se da cuando funciona como amplificador
mas no como semiconductor de potencia.
Saturacin: inyecta suficiente corriente a la base. Interruptor ideal.
MOSFET
Son transistores controlados por tensin. Debido al aislamiento de xido de silicio de la
base.
Existen dos tipos dentro de estos transistores de potencia: De canal n y de canal p .
Se controla a este dispositivo por la BASE Trabajan en 3 zonas principalmente:
Corte: VG Y Vcc es menor al voltaje de umbral. Interruptor Abierto.
hmica: Si Vg y Vcc es mayor a Vp y Vcc, se cierra al transistor modelado por una
resistencia.
Saturacin: Si se cierra el transistor pero con un voltaje en el Drain-Source elevado.
Figura 1.Estructura del triac.
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Desventaja: Maneja reducida potencia porque se calientan mucho
Ventaja: son los transistores ms rpidos que existen Trabajan en tres zonas fundamentales
IGBT
Este transistor combina las ventajas de los BJT y de los Mosfet. Tiene una impedancia de entrada
elevada, como los Mosfet y bajas perdidas en conmutacin, como lo BJT, pero sin el problema de
segunda ruptura, por lo que puede trabajar a elevada frecuencia y con grandes intensidades.
GTO
Mximo 5000v, 4000v
El GTO tiene control extremo en el paso de conduccin a bloqueo, de On a Off. Y tambin
permite controlar expresamente el paso de OFF a ON
EL mecanismo de disparo es parecido al de SCR
Un GTO al contrario de un SCR puede no tener la capacidad de Bloqueo de tensiones
inversas
Si Gate + pasa de estafo On a Off
Si Gate pasa de estado de Off a On[1]
6. CONCLUSIONES Los transistores bipolares de potencia presentan durante la conmutacin un fenmeno
complejo conocido como efecto de segunda ruptura, es la ruptura de la unin debido a
efectos trmicos localizados (creacin de puntos calientes).
La clasificacin de los dispositivos semiconductores depende de la intensidad de corriente
y tensiones, porque nos permite administrar debidamente los parmetros de voltaje o
corriente con los que se puede trabajar, evitando que sufran algn dao los componentes
electrnicos.
Ilustracin 1
Ilustracin 2.Comparacion de dispositivos de potencia.
Figura 2.Estructura de un GTO.
Figura 3. Comparacin de dispositivos de potencia.
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Existen interconexiones de semiconductores de potencia en serie y paralelo. La
interconexin en serie es para soportar tensiones ms altas de las que soportara un solo
elemento. La interconexin en paralelo es para soportar corrientes ms altas de las que
soportara un solo elemento.
Los diodos de potencia puede soportar voltajes inversos elevado
7. RECOMENDACIONES
Identificar cada uno de los semiconductores de acuerdo a la aplicacin en la cual se desea
utilizar para no tener fallas.
Estudiar las caractersticas propias de todos los semiconductores de potencia para facilitar
el entendimiento del tema.
8. BIBLIOGRAFA [1] Power Electronics: Converters, Applications and Desi gn, Mohan, Undeland y
Robbins, John Wiley & Sons, 2 Ed, Nueva York, 1995.
Eletrnica de Potncia, J. A. Pomilio, Universida de Estadual de Campinas, SP - Brasil.
Electrnica de Potencia, D. W. Hart, Valparaso University, Valparaso Indiana. Prentice
Hall
https://www.academia.edu/6683084/CARACTER%C3%8DSTICAS_DE_LOS_SEMICONDU
CTORES_DE_POTENCIA
http://www.iuma.ulpgc.es/~roberto/asignaturas/EI/transparencias/EI_Tema_3.Dispositi
vos-Potencia(slides).pdf
http://materias.fi.uba.ar/6625/Clases/Dispositivos%20de%20Potencia.pdf