El Diodo de potencia El MOSFET de potencia El Transistor Bipolar
de Puerta Aislada (IGBT) El Rectificador Controlado de Silicio
(SCR) El Tiristor Apagado por Puerta (GTO) El Triodo de Corriente
Alterna (TRIAC) Dispositivos a estudiar Nuevos para
vosotros
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Axiales (Gp:) DO 35
(Gp:) DO 41 (Gp:) DO 15 (Gp:) DO 201
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Para usar
radiadores
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Para grandes potencias
(Gp:) B 44 (Gp:) DO 5
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 2
diodos (Gp:) 2 diodos en cátodo común (Gp:) 2
diodos en serie
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 2
diodos (con varias conexiones)
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 2
diodos (sin conectar) (Gp:) Nombre del dispositivo
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 2
diodos. Diversos encapsulados para el mismo dispositivo (Gp:)
Nombre del dispositivo (Gp:) Encapsulados
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 4
diodos (puentes de diodos) (Gp:) Dual in line
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Agrupaciones de 4
diodos (puentes de diodos)
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Puentes de diodos. Toda
la gama de Fagor
Encapsulados mixtos de diodos y otros dispositivos DIODOS DE
POTENCIA Dan origen a módulos de potencia – Adecuados para
alta potencia y relativa alta frecuencia – Minimizan las
inductancias parásitas del conexionado – Se usan en
aplicaciones industriales, espaciales, militares, etc – Se pueden
pedir a medida (Gp:) Control de Motores (Gp:) Electrónica
militar
Circuito equivalente estático (Gp:) V? (Gp:) rd (Gp:)
Modelo asintótico (Gp:) ideal (Gp:) 0 (Gp:) i (Gp:) V
(Gp:) V? Circuito equivalente asintótico (Gp:) Curva
característica asintótica. Pendiente = 1/rd (Gp:)
Curva característica ideal DIODOS DE POTENCIA (Gp:) Curva
característica real
DIODOS DE POTENCIA Características fundamentales de
cualquier diodo 1ª -Máxima tensión inversa
soportada 2ª -Máxima corriente directa conducida
3ª -Caída de tensión en conducción
4ª -Corriente de inversa en bloqueo 5ª –Velocidad de
conmutación (Gp:) Baja tensión (Gp:) 15 V 30 V 45 V
55 V 60 V 80 V (Gp:) Alta tensión (Gp:) 500 V 600 V 800 V
1000 V 1200 V 1ª Máxima tensión inversa
soportada (Gp:) Media tensión (Gp:) 100 V 150 V 200 V 400
V (Gp:) Ejemplo de clasificación Corresponde a la
tensión de ruptura de la unión inversamente
polarizada
DIODOS DE POTENCIA 1ª Máxima tensión inversa
soportada El fabricante suministra (a veces) dos valores: –
Tensión inversa máxima de pico repetitivo VRRM –
Tensión inversa máxima de pico no repetitivo VRSM
La tensión máxima es crítica. Superarla
suele ser determinante del deterioro irreversible del
componente
DIODOS DE POTENCIA 2ª Máxima corriente directa
conducida El fabricante suministra dos (y a veces tres) valores:
– Corriente eficaz máxima IF(RMS) – Corriente directa
máxima de pico repetitivo IFRM – Corriente directa
máxima de pico no repetitivo IFSM Depende de la
cápsula
DIODOS DE POTENCIA La caída de tensión en
conducción (obviamente) crece con la corriente directa
conducida. A corrientes altas crece linealmente 3ª
Caída de tensión en conducción (Gp:) i (Gp:)
V (Gp:) V? (Gp:) rd (Gp:) ideal (Gp:) ID (Gp:) VD (Gp:) 5 A
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción La caída de tensión en
conducción crece con la máxima tensión
soportable por el diodo
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción Se obtiene directamente de las curvas
tensión corriente IF(AV) = 4A, VRRM = 200V IF(AV) = 5A,
VRRM = 1200V 1,25V @ 25A 2,2V @ 25A En escala lineal no son muy
útiles Frecuentemente se representan en escala
logarítmica
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción Curva característica en escala
logarítmica 0,84V @ 20A 1,6V @ 20A IF(AV) = 25A, VRRM =
200V IF(AV) = 22A, VRRM = 600V
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción Los Schottky tienen mejor comportamiento en
conducción para VRRM < 200 (en silicio) 0,5V @
10A
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción Schottky de VRRM relativamente alta 0,69V @ 10A
La caída de tensión en conducción no
sólo va creciendo al aumentar VRRM, sino que se aproxima a
la de un diodo PN
DIODOS DE POTENCIA 3ª Caída de tensión en
conducción (Gp:) Schottky (Gp:) Schottky (Gp:) PN (Gp:)
Similares valores de VRRM y similares caídas de
tensión en conducción
Depende de los valores de IF(AV) y VRRM, de la tensión
inversa (poco) y de la temperatura (mucho) Algunos ejemplos de
diodos PN DIODOS DE POTENCIA 4ª Corriente de inversa en
bloqueo (Gp:) IF(AV) = 4A, VRRM = 200V (Gp:) IF(AV) = 5A, VRRM =
1200V (Gp:) IF(AV) = 8A, VRRM = 200V Crece con IF(AV) Crece con
Tj
DIODOS DE POTENCIA 4ª Corriente de inversa en bloqueo (Gp:)
IF(AV) = 10A, VRRM = 170V (Gp:) IF(AV) = 10A, VRRM = 40V Dos
ejemplos de diodos Schottky Decrece con VRRM Crece con IF(AV)
Crece con Tj
Transición de “a” a “b”, es decir,
de conducción a bloqueo (apagado) (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) V1
(Gp:) V2 (Gp:) R (Gp:) i (Gp:) V (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) i (Gp:) V
(Gp:) t (Gp:) t (Gp:) V1/R (Gp:) -V2 DIODOS DE POTENCIA 5ª
Velocidad de conmutación Comportamiento ideal de un diodo
en conmutación
(Gp:) a (Gp:) b (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) R (Gp:) i (Gp:) V (Gp:) +
(Gp:) – Transición de “a” a “b”,
es decir, de conducción a bloqueo (apagado) (Gp:) i (Gp:)
V (Gp:) t (Gp:) t (Gp:) trr (Gp:) V1/R (Gp:) -V2/R (Gp:) ts (Gp:)
tf (i= -0,1·V2/R) (Gp:) -V2 ts = tiempo de almacenamiento
(storage time ) tf = tiempo de caída (fall time ) trr =
tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time )
DIODOS DE POTENCIA 5ª Velocidad de conmutación
Comportamiento real de un diodo en conmutación
(Gp:) a (Gp:) b (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) R (Gp:) i (Gp:) V (Gp:) +
(Gp:) – (Gp:) i td = tiempo de retraso (delay time ) tr = tiempo
de subida (rise time ) tfr = td + tr = tiempo de
recuperación directa (forward recovery time ) (Gp:) tr
(Gp:) 0,9·V1/R (Gp:) td (Gp:) 0,1·V1/R (Gp:) tfr El
tiempo de recuperación directa genera menos problemas
reales que el de recuperación inversa DIODOS DE POTENCIA
Transición de “b” a “a”, es decir,
de bloqueo conducción (encendido) Comportamiento real de
un diodo en conmutación 5ª Velocidad de
conmutación
DIODOS DE POTENCIA 5ª Velocidad de conmutación (Gp:)
IF(AV) = 8A, VRRM = 200V Información suministrada por los
fabricantes Corresponde a conmutaciones con cargas con
comportamiento inductivo
DIODOS DE POTENCIA 5ª Velocidad de conmutación
Más información suministrada por los fabricantes
STTA506D
DIODOS DE POTENCIA 5ª Velocidad de conmutación La
velocidad de conmutación (valorada con la trr) ayuda a
clasificar los diodos Las características de todos los
semiconductores (por supuesto, también de los diodos) se
pueden encontrar en Internet (pdf) (Gp:) www.irf.com
www.onsemi.com www.st.com www.infineon.com (Gp:) Direcciones web
(Gp:) Standard Fast Ultra Fast Schottky (Gp:) VRRM (Gp:) trr
(Gp:) IF (Gp:) 100 V – 600 V (Gp:) 100 V – 1000 V (Gp:) 200 V –
800 V (Gp:) 15 V – 150 V (Si) 300 V – 1200 V (SiC) (Gp:)
> 1 ?s (Gp:) 100 ns – 500 ns (Gp:) 20 ns – 100 ns
(Gp:) < 2 ns (Gp:) 1 A – 150 A (Gp:) 1 A – 50 A
(Gp:) 1 A – 50 A (Gp:) 1 A – 50 A (Gp:) < 2 ns
(Gp:) 1 A – 20 A
DIODOS DE POTENCIA Pérdidas en diodos Son de dos tipos: –
Estáticas en conducción (en bloqueo son
despreciables) – Dinámicas (Gp:) V? (Gp:) rd (Gp:) ideal
(Gp:) iD Potencia instantánea perdida en
conducción: pDcond (t) = vD (t)·iD (t) = (V? + rd
· iD(t)) · iD(t) PDcond = V?·IM + rd
· Ief2 IM : Valor medio de iD(t) Ief : Valor eficaz de
iD(t) Pérdidas estáticas en un diodo (Gp:) iD (Gp:)
Forma de onda frecuente (Gp:) Potencia media en un periodo:
Þ
(Gp:) tf DIODOS DE POTENCIA Las conmutaciones no son perfectas
Hay instantes en los que conviven tensión y corriente La
mayor parte de las pérdidas se producen en la salida de
conducción (Gp:) iD (Gp:) t (Gp:) VD (Gp:) t
Pérdidas dinámicas (pérdidas de
conmutación) en un diodo (Gp:) 0,8 V (Gp:) -200 V (Gp:) 10
A (Gp:) 3 A Potencia instantánea perdida en la salida de
conducción: pDsc (t) = vD (t)·iD (t) (Gp:) Potencia
media en un periodo:
DIODOS DE POTENCIA Estáticas Información de los
fabricantes sobre pérdidas (Gp:) (de las hojas de
características (Datasheet) del diodo STTA506)
DIODOS DE POTENCIA Dinámicas Información de los
fabricantes sobre pérdidas (Gp:) (de las hojas de
características (Datasheet) del diodo STTA506)
DIODOS DE POTENCIA Dinámicas Información de los
fabricantes sobre pérdidas (Gp:) (de las hojas de
características (Datasheet) del diodo STTA506)
DIODOS DE POTENCIA Características Térmicas Las
pérdidas generan calor y éste debe ser evacuado El
silicio pierde sus propiedades semiconductoras a partir de
175-150ºC (Gp:) Si (Gp:) j (Gp:) Unión (oblea) (Gp:)
c (Gp:) Encapsulado (Gp:) a (Gp:) Ambiente (Gp:) P (W) Magnitudes
térmicas: – Resistencias térmicas, RTH en ºC/W
– Increm. de temperaturas, ?T en ºC – Potencia perdida, P en
W Ley “de Ohm” térmica: ?T=P·RTH (Gp:)
RTHjc (Gp:) RTHca Magnitudes eléctricas: – Resistencias
eléctricas, R en O – Difer. de tensiones, V en voltios –
Corriente, I en A RTH Þ R ?T Þ V P Þ I (Gp:)
Equivalente eléctrico
DIODOS DE POTENCIA Características Térmicas (Gp:)
Ambiente (Gp:) Si (Gp:) j (Gp:) Unión (Gp:) c (Gp:)
Encapsulado (Gp:) a (Gp:) P (W) (Gp:) RTHjc (Gp:) RTHca (Gp:) RTH
Þ R ?T Þ V P Þ I (Gp:) Equivalente
eléctrico (Gp:) P (Gp:) RTHjc (Gp:) RTHca (Gp:) Ta (Gp:) j
(Gp:) c (Gp:) a (Gp:) 0 K (Gp:) TC (Gp:) TJ Por tanto: ?T =
P·SRTH Þ Tj-Ta = P·(RTHjc + RTHca) Y
también: Tj-TC = P·RTHjc y Tc-Ta =
P·RTHca
DIODOS DE POTENCIA Características Térmicas La
resistencia térmica unión-cápsula es baja (?
0,5-5 ºC/W) La resistencia térmica
cápsula-ambiente es alta (? 30-100 ºC/W) Para reducir
la temperatura de la unión hay que disminuir la
resistencia térmica entre la cápsula y el ambiente.
Para ello se coloca un radiador en la cápsula. (Gp:)
IF(AV) = 5A, VRRM = 1200V
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
LA VERSIÓN DE DESCARGA