Transistor de efecto de campo de Potencia (MOSFET) - PowerPoint PPT Presentation

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Transistor de efecto de campo de Potencia (MOSFET)

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Transistor de efecto de campo de Potencia (MOSFET) Caracter sticas Son controlados por voltaje If se aproxima a cero Entre el contacto met lico y la capa N existe ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Transistor de efecto de campo de Potencia (MOSFET)


1
Transistor de efecto de campo de Potencia (MOSFET)
2
Características
  • Son controlados por voltaje If se aproxima a cero
  • Entre el contacto metálico y la capa N existe un
    contacto metálico
  • Tiempos de encendido y Apagado pequeños
  • No tienen zona de segunda avalancha, por lo que
    son térmicamente estables
  • Tienen un Vds alto (Vce) (2 a 4V) por lo que las
    pérdidas estáticas aumentan
  • Tienen problemas con descargas electrostáticas
  • Son de costo alto, sirven para trabajo a alta
    frecuencia y media potencia

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Características
  • El Mosfet no tiene portadores minoritarios, hace
    que las conmutaciones se produzcan en tiempos muy
    cortos Típico
  • Toff 100ns
  • Ton 50ns
  • Circuitos de disparo simples
  • Habilidad para el paralelaje

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BJT vs MOSFET
  • BJT
  • Recombinación, limita velocidad de operación
  • Controlado por corriente
  • Dispositivo de portadores minoritarios

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BJT vs MOSFET
  • MOSFET
  • Controlado por voltaje
  • Dispositivo de portadores mayoritarios
  • Compuerta eléctricamente aislada, por lo que
    presenta una alta impedancia de entrada

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Control del MOSFET
  • Un voltaje positivo aplicado a la compuerta
    genera un campo eléctrico que convierte la región
    p en una región n.
  • Este fenómeno se conoce como inversión de
    superficie y permite la circulación de corriente
    entre el drain y el source

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Características
  • RDS Resistencia de salida D-S
  • RDS DVDS /Dio
  • Es alta en la región de estrechamiento (MW)y baja
    en la región lineal (mW)

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Protecciones
  • Igual que el TBJ
  • Cuidas que VGS no exceda el voltaje, normalmente
    esta entre 20V 30V

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IGBT (Transistor bipolar de compuerta aislada)
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Características
  • Combina las ventajas del TBJ y el MOSFET
  • Alta impedancia de entrada y bajas pérdidas en
    conducción
  • No tiene problemas de segunda avalancha
  • Controlado por voltaje
  • Ton y Toff pequeños

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Control
  • Encendido y apagado similar al mosfet, es decir
    durante el encendido se aplica un voltaje
    positivo a la compuerta lo que provoca una
    inversión en la capa n y la conducción entre c-e
  • Para apagar se manda a cero el gate o se aplica
    un voltaje negativo

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Ventajas y Desventajas
  • Capacidad alta de corriente (mayor al mosfet y
    TBJ)
  • Fácil manejo, similar al mosfet
  • Excelente capacidad de bloqueo
  • Frecuencia de operación menor a la de un MOSFET

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Comparación
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Tiristores SCR
  • Rectificador controlado de silicio
  • Conduce corriente en un solo sentido
  • Soporta mejor los transitorios ya que no poseen
    RAN
  • Trabajan como interruptores

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Estructura
  • J1 PN
  • J2 NP
  • J3 PN

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Funcionamiento
  • Si VA gt VK entonces J1 y J3 con polarización
    directa, J2 con polarización inversa, por lo que
    circula corriente de fuga. Estado de Bloqueo
  • Si VAK se incrementa o se introduce una corriente
    en G, la juntura J2 entra en avalancha y circula
    cuna corriente de ánodo a cátodo. Estado de
    conducción

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Característica Estática
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Característica Estática
  • VBo Voltaje de ruptura directo
  • IH corriente de mantenimiento
  • IL corriente de enganche
  • VBR voltaje de ruptura reverso
  • IG corriente de gate
  • Vf voltaje anodo cátodo en conducción
  • VPIR voltaje pico repetitivo
  • VPINR voltaje pico inverso no repetitivo
  • IA corriente ánodo - cátodo

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Zonas de Trabajo
  • A-B Bloqueo directo
  • B-C resistencia negativa
  • C-D zona de conducción
  • A-E bloqueo inverso
  • E-F zona de avalancha

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Mecanismos de activado
  • Por voltaje Al aumentar voltaje AK la juntura J2
    polarizada inversamente aumenta su circulación de
    corriente y puede llegar un momento en el que las
    corrientes de fuga sean lo suficientemente altas
    como para iniciar una acción regenerativa
  • Por temperatura si la temperatura aumenta se
    generan mas pares electrón hueco lo que hace que
    aumente la corriente de fuga, por lo que el SCR
    se dispara
  • Por Luz en el caso de foto tiristores, al
    incidir luz en las uniones aumentan los pares
    electrón hueco

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Mecanismos de activado
  • Por variaciones de voltaje en condiciones
    transitorias las capacitancias de las uniones
    pueden hacer que haya circulación de corriente
    entre anodo y catodo. icdv/dt

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Mecanismos de activado
  • Por acción transistor a un tiristor polarizado
    directamente se le inyecta una corriente en la
    compuerta. La señal de compuerta debe eliminarse
    después de encendido el tiristor (caso contrario
    aumentan las perdidas entre GK)

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Mecanismos de apagado
  • El tiristor se apaga cuando la corriente que
    circula entre ánodo cátodo es mas baja que la de
    mantenimiento
  • Conmutación natural (AC)
  • Conmutación forzada (DC)

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Pulso de activado
  • El ancho de pulso de la señal de compuerta debe
    ser mayor que el tiempo requerido para que la
    corriente de ánodo se eleve lo suficiente como
    para mantenerse.
  • La señal debe ser de crecimiento rápido

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Protecciones
  • Entre A-K
  • Temperatura disipador adecuado
  • Sobrevoltaje. Varistor
  • di/dt inductancia en serie
  • dv/dt red de snubber
  • Entre G-K
  • dv/dt Con R y C, R reduce tiempo en off, C
    elimina ruido de alta frecuencia
  • voltaje negativo con diodo en antiparalelo
  • Corriente unidireccional diodo en serie

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Características dinámicas
  • ton.- tiempo que transcurre desde que el voltaje
    de entrada (VGK) es 10 de su valor hasta que la
    corriente de cátodo es el 90 de su valor
    1uslttonlt5us
  • toff.- tiempo que transcurre desde que la
    corriente de cátodo pasa por cero hasta cuando se
    puede aplicar nuevamente un voltaje A-K positivo
    sin que se produzca la conducción del elemento
    1uslttofflt100us

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TRIAC
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TRIAC
  • Tiristor bidireccional con características
    simétricas en sentido directo e inverso. Similar
    a dos SCRs en paralelo inverso.
  • Conduce en ambos sentidos en respuesta a una
    señal de gate positiva y negativa

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Métodos de activado
CUADRANTE IG MODO SENSIBILIDAD POLARIZACIÓN
I IG I Altísima Directa T2, T1-
I IG- I- Alta (-buena) Directa
III IG- III - Alta (buena) Inversa T2-, T1
III IG III Baja Inversa
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Protecciones
  • Sobrevoltaje varistor
  • dv/dt red de snubber
  • Resistencia en gate para evitar ruido
  • Temperatura disipador adecuado

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Conversión estática de energía eléctricaDefinicio
nes generales
  • Cualquier forma de onda diferente de las
    elementales (Continua y sinusoidal) o derivada de
    ellas se considera una onda compleja o
    distorsionada
  • Cualquier función periódica puede descomponerse
    en una suma infinita de funciones elementales,
    trigonometriítas o exponenciales a la que se le
    denomina SERIE DE FOURIER

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Serie de Fourier
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Definiciones
  • Valor medio
  • Valor eficaz
  • Teorema de Parseval

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Definiciones
  • Factor de forma F Vrms / Vdc
  • Factor de pico FpVmax/Vrms
  • Factor de rizado
  • Es un indicador del grado de diferencia entre
    una onda y una función continua lt1 se considera
    continua

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Definiciones
  • THD o DA
  • Indica la diferencia entre una onda cualquiera
    y una sinusoidal elemental lt5 se considera
    sinusoidal
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