(Gp:) P (Gp:) N (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) i (Gp:) V Curva característica (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) VD (Gp:) i [mA] (Gp:) V [V] (Gp:) (exponencial) DIODOS DE POTENCIA A (ánodo) K (cátodo) (Gp:) -40 (Gp:) 0 (Gp:) -2 (Gp:) i [?A] (Gp:) V [Volt.]
Concepto de diodo ideal En polarización inversa, la corriente conducida es nula, sea cual sea el valor de la tensión inversa aplicada (Gp:) En polarización directa, la caída de tensión es nula, sea cual sea el valor de la corriente directa conducida Ánodo Cátodo (Gp:) i (Gp:) V i V + – curva característica DIODOS DE POTENCIA
El diodo semiconductor Ánodo Cátodo Ánodo Cátodo Encapsulado (cristal o resina sintética) (Gp:) Terminal (Gp:) Terminal (Gp:) P (Gp:) N Marca señalando el cátodo Contacto metal-semiconductor Contacto metal-semiconductor (Gp:) Oblea de semiconductor DIODOS DE POTENCIA
(Gp:) 1N4007 (Si) (Gp:) 1N4148 (Si) Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA DO 201 DO 204 Axiales
Agrupación de diodos semiconductores (Gp:) 2 diodos en cátodo común (Gp:) BYT16P-300A (Si) (Gp:) + (Gp:) ~ (Gp:) ~ (Gp:) + (Gp:) ~ (Gp:) ~ (Gp:) Anillo de diodos (Gp:) HSMS2827 (Schottky Si) (Gp:) – (Gp:) ~ (Gp:) ~ (Gp:) + (Gp:) Puente de diodos (Gp:) B380 C1500 (Si) (Gp:) ~ (Gp:) ~ (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) B380 C3700 (Si) DIODOS DE POTENCIA
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA TO 220 AC D 61 DOP 31 TO 247 B 44 DO 5
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Módulos de potencia Varios dispositivos en un encapsulado común Alta potencia Aplicaciones Industriales Se pueden pedir a medida Motores Satélites
Curvas características y circuitos equivalentes (Gp:) V? (Gp:) rd real (asintótico) (Gp:) ideal (Gp:) 0 (Gp:) i (Gp:) V (Gp:) V? (Gp:) pendiente = 1/rd Circuito equivalente asintótico (Gp:) Curva característica real (Gp:) Curva característica asintótica (Gp:) Curva característica ideal DIODOS DE POTENCIA
Parámetros DIODOS DE POTENCIA Parámetros en inversa: VR= Tensión Inversa (Tensión continua capaz que es de soportar el diodo) VRM = Tensión de pico VBR = Tensión de ruptura IR = Corriente inversa (corriente de fuga) Parámetros en directa: VD = Tensión en directa I = Corriente directa IAV= Corriente media directa IFM= Corriente máxima en directa IFRM = Corriente de pico repetitiva IFSM= Corriente directa de sobrecarga
DIODOS DE POTENCIA Características fundamentales Tensión de ruptura Caída de tensión en conducción Corriente máxima Velocidad de conmutación Tensión de ruptura Baja tensión Media tensión Alta tensión 15 V 30 V 45 V 55 V 60 V 80 V 100 V 150 V 200 V 400 V 500 V 600 V 800 V 1000 V 1200 V
DIODOS DE POTENCIA Tensión de codo (Gp:) 0 (Gp:) i (Gp:) V V? pendiente = 1/rd Curva característica real A mayor tensión de ruptura , mayor caída de tensión en conducción Señal Potencia Alta tensión VRuptura VCodo < 100 V 0,7 V 200 – 1000 V < 2 V 10 – 20 kV > 8 V
DIODOS DE POTENCIA Datos del diodo en corte Tensión inversa VRRM Repetitive Peak Voltage La tensión máxima es crítica Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo
DIODOS DE POTENCIA Datos del diodo en conducción Corriente directa IF Forward Current (Gp:) La corriente máxima se indica suponiendo que el dispositivo está atornillado a un radiador Corriente directa de pico repetitivo IFRM Repetitive Peak Forward Current
Comportamiento dinámicamente ideal Transición de “a” a “b” (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 Características dinámicas Indican capacidad de conmutación del diodo
(Gp:) a (Gp:) b (Gp:) V1 (Gp:) V2 (Gp:) R (Gp:) i (Gp:) V (Gp:) + (Gp:) – Transición de “a” a “b” (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 Características dinámicas
(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 Transición de “b” a “a” (encendido) El proceso de encendido es más rápido que el apagado. DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas
DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas
DIODOS DE POTENCIA Características Principales Corriente directa Tensión inversa Tiempo de recuperación Caída de tensión en conducción Encapsulado
Tiempo de recuperación en inversa DIODOS DE POTENCIA Un diodo de potencia tiene que poder conmutar rápidamente del estado de corte al estado de conducción. El tiempo que tarda en conmutar se llama : TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA Los diodos se pueden clasificar en función de su tiempo de recuperación:
DIODOS DE POTENCIA Tipos de diodos Se clasifican en función de la rapidez (trr) Standard Fast Ultra Fast Schottky VRRM trr IF 100 V – 600 V 100 V – 1000 V 200 V – 800 V 15 V – 150 V > 1 ?s 100 ns – 500 ns 20 ns – 100 ns < 2 ns 1 A – 150 A 1 A – 50 A 1 A – 50 A 1 A – 50 A Las características se pueden encontrar en Internet (pdf) Direcciones web www.irf.com www.onsemi.com www.st.com www.infineon.com
Aplicaciones: DIODOS DE POTENCIA DIODOS DE GAMA MEDIA: Fuentes de alimentación Soldadores DIODOS RÁPIDOS Aplicaciones en que la velocidad de conmutación es crítica Convertidores CD – CA DIODOS SCHOTTKY Fuentes de alimentación de bajo voltaje y alta corriente Fuentes de alimentación de baja corriente eficientes