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DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN Nombre(s) del alumno(s) y/o Equipo: PEDRO ENRIQUE GUERRERO VILLASEÑOR Firma del alumno(s): Producto: Trabajo de investigación Nombre o tema de la Tarea: Transistores de potencia Fecha: 12 - 10 - 2020 Asignatura: ELI Grupo: IRO_7B Periodo cuatrimestral: Nombre del Docente: Jose Jesus Padierna Garcia Firma del Docente: INSTRUCCIONES Revisar las características que se solicitan y califique en la columna “Valor Obtenido” el valor asignado con respecto al “Valor del Reactivo”. En la columna “OBSERVACIONES” haga las indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas. Valor del reactivo Característica por cumplir^ (Reactivo)^ Valor Obtenido OBSERVACIONES 5% Es entregado puntualmente. Hora y fecha solicitada (indispensable) 5 % Presentación (Portada, etc.), Limpieza del trabajo y Ortografía Desarrollo 5% Claridad de objetivo y Planteamiento del problema 6 0% Procedimiento y lógica de la solución. 2 0% Solución correcta 5 % Entrega en tiempo y forma 100 % CALIFICACIÓN: TAREAS
TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLAR (BJT)
El transistor de unión bipolar es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BiCMOS. Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:
- Emisor , que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.
- Base , la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
- Colector , de extensión mucho mayor. La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres estados de operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad. SIMBOLO FUNCIONAMIENTO En una configuración normal, la unión base-emisor se polariza en directa y la unión base-colector en inversa.6 Debido a la agitación térmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, prácticamente todos los portadores que llegaron son impulsados por el campo eléctrico que existe entre la base y el colector. Un transistor NPN puede ser considerado como dos diodos con la región del ánodo compartida. En una operación típica, la unión base-emisor está polarizada en directa y la unión base-colector está polarizada en inversa. En un transistor NPN, por ejemplo, cuando una tensión positiva es aplicada en la unión base-emisor, el equilibrio entre los portadores generados térmicamente y el campo eléctrico repelente de la región agotada se desbalancea, permitiendo a los electrones excitados térmicamente inyectarse en la región de la base. Estos electrones "vagan" a través de la base, desde la región de alta concentración cercana al emisor hasta la región de baja concentración cercana al colector. Estos electrones en la base son llamados portadores minoritarios debido a que la base está dopada con material P, los cuales generan "huecos" como portadores mayoritarios en la base.
Aplicaciones
La estructura MOS es de gran importancia dentro de los dispositivos de estado sólido pues forma los transistores MOSFET, base de la electrónica digital actual. Pero, además, es el pilar fundamental de los dispositivos de carga acoplada, CCD, tan comunes en fotografía. Así mismo, funcionando como condensador es responsable de almacenar la carga correspondiente a los bits de las memorias dinámicas. También se utilizan como condensadores de precisión en electrónica analógica y microondas.
Transistor IGBT
El transistor bipolar de puerta aislada (conocido por la sigla IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT. Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas, convertidores de potencia, domótica y Sistemas de Alimentación Ininterrumpida, entre otras aplicaciones. SIMBOLOGIA
Funcionamiento
Cuando se le es aplicado un voltaje VGE a la puerta , el IGBT enciende inmediatamente, la corriente
de colector IC es conducida y el voltaje VCE se va desde el valor de bloqueo hasta cero. La corriente
IC persiste para el tiempo de encendido en que la señal en la puerta es aplicada. Para encender el
IGBT, el terminal C debe ser polarizado positivamente con respecto a la terminal E. La señal de
encendido es un voltaje positivo VG que es aplicado a la puerta G.
Este voltaje, si es aplicado como un pulso de magnitud aproximada de 15 volts, puede causar que el
tiempo de encendido sea menor a 1 s, después de lo cual la corriente de colector ID es igual a la
corriente de carga IL (asumida como constante). Una vez encendido, el dispositivo se mantiene así
por una señal de voltaje en el G. Sin embargo, en virtud del control de voltaje la disipación de potencia
en la puerta es muy baja.
El IGBT se apaga simplemente removiendo la señal de voltaje VG de la terminal G. La transición del
estado de conducción al estado de bloqueo puede tomar apenas 2 microsegundos, por lo que la
frecuencia de conmutación puede estar en el rango de los 50 kHz.
EL IGBT requiere un valor límite VGE (TH) para el estado de cambio de encendido a apagado y
viceversa. Este es usualmente de 4 V. Arriba de este valor el voltaje VCE cae a un valor bajo cercano
a los 2 V. Como el voltaje de estado de encendido se mantiene bajo, el G debe tener un voltaje arriba
de 15 V, y la corriente IC se autolimita.
Aplicaciones
El IGBT es un dispositivo electrónico que generalmente se aplica a circuitos de potencia.
Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. Se usan en los
Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en maquinas eléctricas y
convertidores de potencia que nos acompañan cada día y por todas partes, sin que seamos
particularmente conscientes de eso: Automóvil, Tren, Metro, Autobús, Avión, Barco,
Ascensor, Electrodoméstico, Televisión, Domótica, Sistemas de Alimentación
Ininterrumpida o SAI (en Inglés UPS), etc.
