Transistor de potencia

Es un dispositivo semiconductor con tres terminales utilizado como amplificador e interruptor en el que una pequeña corriente o tensión aplicada a uno de los terminales controla o modula la corriente entre los otros dos terminales. Es el componente fundamental de la moderna electrónica, tanto digital como analógica. En los circuitos digitales se usan como interruptores, y disposiciones especiales de transistores configuran las puertas lógicas, memorias RAM y otros dispositivos; en los cuircuitos analógicos se usan principalmente como amplificadores.

Características:

-LOS TRANSISTORES SON DISPOSITIVOS DOTADOS DE 3 TERMINALES.

-DOS DE LOS TERMINALES ACTÚAN COMO TERMINALES DE ENTRADA (CONTROL).

-DOS ACTÚAN COMO TERMINALES DE SALIDA.

-UN TERMINAL ES COMÚN A ENTRADA Y SALIDA.

-LA POTENCIA CONSUMIDA EN LA ENTRADA ES MENOR QUE LA CONTROLADA EN LA SALIDA.

-LA TENSIÓN ENTRE TERMINALES DE ENTRADA DETERMINA LA SALIDA: PUEDE FUNCIONAR COMO FUENTE DE CORRIENTE (ZONA ACTIVA), CORTOCIRCUITO (SATURACIÓN) O CIRCUITO ABIERTO (CORTE). EN LOS ACCIONAMIENTOS PARA MOTORES TRABAJAN EN CONMUTACIÓN.

TIPOS DE TRANSISTORES DE POTENCIA: 

  

TRANSISTOR MOSFET:

FET: Field Effect Transistor. Transistor de efecto de campo. EstáEstá formadoformado porpor una barra de material semiconductor de silicio tipo P o N en cuyoscuyos extremosextremos sese establece un contacto óhmico. También se les conoce como transistorestransistores uniuni--- polares. En los de canal N la conducción la producen e- en loslos dede canalcanal PP huecos. Hay 3 tipos:

• JFET Æ Junction Field Effect Transistor

• MESFET Æ Metal Semiconductor Transistor

• MOSFET Æ Metal Oxide Semiconductor Transistor

El MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”), es un transistor de conmutación muy rápida que nació con un futuro prometedor en aplicaciones de alta frecuencia (hasta 1 MHz) y baja potencia (hasta unos pocos kW).

El dispositivo tiene poca capacidad para soportar la tensión inversa y siempre lleva un diodo inversor. A diferencia de un transistor bipolar, el MOSFET se controla por tensión de tal manera, que si se aplica a la puerta una tensión positiva (es decir VGS positiva) mayor que un valor umbral, el transistor conduce permitiendo el flujo de intensidad entre el drenador y la fuente. La puerta está aislada por una capa de oxido de silicio (SO2), y entonces la impedancia de entrada del circuito de puerta es extremadamente elevada en estado estacionario. La puerta precisará de un pulso de corriente durante el paso de conducción a bloqueo.

TRANSISTOR IGBT:

IGBT : Isolated Gate Bipolar Transistor. Transistor bipolar dede puertapuerta aislada. Presenta la ventaja de que la puerta se comporta como la de un transistor MOSFET lo que facilita su gobierno. Es más robusto que el MOSFET y soporta tensiones y corrientes másmás elevadas aunque su frecuencia de conmutación es más baja.

El IGBT (“Isolated Gate Bypolar Transistor”) es un dispositivo que tiene algunas de las ventajas de los MOSFET, BJT y GTO combinadas, ha sustituido a los transistores de potencia en las aplicaciones de baja tensión y media potencia y con módulos asociados, están sustituyendo también a los SCR y GTOs en pequeña y media potencia, pudiéndose alcanzar hasta 1,5 MW.

Las tensiones son del orden de los 2000 V y las intensidades de cientos de amperios y frecuencias de maniobra del orden de los 20 kHz. Su rápido desarrollo persigue, entre otros aspectos, aumentar la tensión colector-emisor y también la intensidad de colector (que puede llegar hasta 2.700 A, la cual se consigue mediante la asociación en paralelo de varios módulos individuales), así como mejorar la transmisión de calor entre la unión semiconductora y el exterior.

Este dispositivo tiene una impedancia de puerta elevada, por lo que precisa pequeñas corrientes para manejar grandes potencias, de esta manera se reducen los retrasos asociados a elevadas corrientes de control y se consigue una respuesta rápida, (menor de 1 microsegundo). Los IGBTs tienen tiempos de encendido y apagado del orden de 1 microsegundo, la rapidez de conmutación permite lograr, con las técnicas PWM, formas de onda de gran calidad, con un mínimo nivel de armónicos, lo que permite hacer desaparecer el ruido electromagnético audible característico de los armónicos de bajo rango. Los IGBTs que se fabrican actualmente, tienen una capacidad de manipulación de potencia comparable con la del BJT pero pueden operar a más altas frecuencias. La simplicidad de la puerta, facilidad de protección, capacidad de protección en circuitos de potencia, operación sin snubbers, y alta velocidad de maniobra hacen que los convertidores de IGBTs sean más atractivos que los convertidores de BJTs.