Análisis de Frecuencia de Semiconductores de Potencia

MECATRÓNICA – TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO en CELAYA[pic 1][pic 2]

PRIMER PARCIAL

Frequency Analysis of Power Semiconductor

Análisis de Frecuencia de Semiconductores de Potencia

Hernández A., Medina V., Pantoja D., Ramírez J., Vega G.

ABSTRACT

The following technical report will present the results obtained from several semiconductors at different frequencies ranging from 60 Hz to 100 KHz used in the subject (applied power electronics) for the first partial. We will analyze the behaviors of each of the semiconductors and give a brief conclusion generalizing the semiconductors .

Keywords: Semiconductor, transistor, diode, frequency analysis.

RESUMEN

El siguiente reporte técnico presentará los resultados obtenidos de varios semiconductores a diferentes frecuencias que van desde los 60 Hz hasta los 100 KHz utilizados en la materia (electrónica de potencia aplicada) para el primer parcial. Analizaremos los comportamientos de cada uno de los semiconductores y daremos una breve conclusión generalizando los semiconductores.

Palabras clave: Semiconductor, transistor, diodo, análisis de frecuencia.

Received: August 31st 2021

Diodo Introducción

El diodo es un dispositivo semiconductor que permite pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean en el sentido contrario.

Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, tensión y capacidad de corriente.

Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). (Véase la entrada de ánodo y cátodo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo (Fluke, 2021).

En general, el diodo se representa de la siguiente manera:

[pic 3]

Fuente:

https://aprende.com/blog/oficios/reparacion-electronica/tipos- de-diodos/

Figura 1. Símbolo general de un diodo.

De lado izquierdo se encuentra la entrada positiva llamada ánodo y de lado derecho se encuentra la salida negativa llamada cátodo, obsérvalo en la siguiente imagen (Figura 1).

Desarrollo

Para la prueba del diodo se propuso el uso del modelo genérico, las pruebas se realizan conservando la amplitud de voltaje de entrada y la carga resistiva, en el cual, se incrementa el valor de la frecuencia del voltaje de entrada. Se realizan 5 pruebas, las frecuencias evaluadas son de 60 Hz, 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz y 100 KHz. En cada prueba se analizan y comparan los parámetros de voltaje de entrada, carga resistiva y el voltaje en el diodo, con el fin de ver cuál es su comportamiento gráfico.

Para el desarrollo del circuito de esta práctica se utilizaron los siguientes componentes en el simulador (Proteus):

• Generador de funciones
• Diodo 1N4007
• Resistencia 1K
• Osciloscopio
• Medidores de voltaje

En la cual el generador de funciones con una señal cuadrada y diferentes rangos de resistencias alimenta el circuito en serie que se observa a continuación (Figura 2).

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Fuente: Proteus (Software)

Figura 2. Esquemático para prueba de frecuencia en diodos.

Resultados

En la figura 3 se observan los resultados a una frecuencia de 60 Hz con un diodo genérico, se tiene la rectificación de media onda. El voltaje pico a pico se conserva igual en todos los casos debido a la baja frecuencia utilizada.

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Fuente: Autores.

Figura 3. Comportamiento del diodo de propósito general a una frecuencia de 60 Hz.

Al aumentar la frecuencia a 100 Hz vemos que la rectificación de media onda en el voltaje de la resistencia esta forma de onda va a cambiar debido a la frecuencia (Figura 4).

Fuente: Autores.

Figura 4. Comportamiento del diodo de propósito general a una frecuencia de 100 Hz.[pic 6]

Al aumentar la frecuencia a 1 KHz vemos en la figura 5 el diodo comienza a dejar pasar un poco de la onda negativa.[pic 7]

Fuente: Autores.

Figura 5. Comportamiento del diodo de propósito general a una frecuencia de 1 KHz.

Para 10 kHz no hay una rectificación de media onda adecuada, se puede decir que el límite del diodo 1N4002 es un 1 kHz (Figura 6).

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Fuente: Autores.

Figura 6. Comportamiento del diodo de propósito general a una frecuencia de 10 KHz.

En el último caso, la prueba a 100 KHz, en la figura 7 prácticamente no se tiene nada de rectificación.

[pic 9]

Fuente: Autores.

Figura 7. Comportamiento del diodo de propósito general a una frecuencia de 100 KHz.

Conclusiones individuales

Hernández Rivera Adrián de Jesús

Al realizar la práctica se llegó a la conclusión de que el diodo seleccionado y analizado se comporta de forma esperada cuando se le es aplicada un rango de frecuencia entre 1 Hz hasta 1 K pasando dicho rango está comportamiento comienza a presentar picos no deseados.

Ramírez Tierrablanca Josué Alberto

En esta primera práctica, para el diodo genérico y en base a su comportamiento a distintas frecuencias, se comprende que este semiconductor funciona a bajas frecuencias y su función es parecida a la de un interruptor que abre o cierra los circuito, ya que en potencia puede soportar tensiones inversas elevadas.

Medina Martínez Verónica

En base al análisis expuesto del diodo se puede decir que entre más frecuencia le pongamos a nuestro circuito las gráficas empiezan a tener un tipo de ruido.

Pantoja Luna Daniel Benjamín

Para finalizar esta primera práctica, podemos concluir que en base al análisis de frecuencias del diodo, este es capaz solamente de trabajar a bajas frecuencias, pues como se vio en los resultados de las gráficas, al aumentar cada vez más esta, comenzaban a existir comportamientos no deseados, sin embargo, logró tener un funcionamiento correcto hasta 1 kHz.

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