Práctica N.-01/Diodo de Potencia

PREPARATORIO N°1

Práctica N.-01/Diodo de Potencia

        QUILUMBA DIAZ BRANDON ALEXIS

21 OCT 2018

        Objetivos:

-Conocer el entorno de un simulador de circuitos electrónicos.

-Comparar el funcionamiento de los diodos: ideal, de propósito general y de potencia(recuperación rápida) y Schottky en régimen de conmutación.

-Diferenciar el funcionamiento de cada diodo (ideal, de propósito general, fast recovery y Schottky) en cuanto a tiempo de recuperación reversa y en consumo de potencia.

-Analizar la relación existente entre potencia y frecuencia de conmutación.

1. Desarrollo

1.Consultar las principales aplicaciones de los diodos de potencia, y explicar porque se deben utilizar diodos de potencia y cuál es su diferencia con los diodos de propósito general o de señal.

El diodo de potencia es uno de los dispositivos mas importantes de los circuitos de potencia, aunque tengan limitaciones como dispositivos unidireccionales, esto quiere decir que no pueden hacer circular la corriente en sentido opuesto al de conducción, su único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo, además, es más recomendable utilizar los diodos de potencia, ya que se caracterizan porque en estado de conducción deben ser capaces de soportar una gran intensidad con una pequeña caída de tensión, además que en sentido inverso los diodos de potencia, deben ser capaces de soportar una fuente de tensión negativa en el ánodo, con pequeñas intensidades de fugas. [1]

[pic 1]

Ilustración 1: Curva característica del diodo de potencia.

Donde:

[pic 2]

[pic 3]

Para obtener la corriente del Diodo, este responde a la ecuación:

[pic 4]

Existen varios diodos de potencia y según el diodo de potencia varias sus distintas aplicaciones. [2]

Tipos de diodos de potencia.

1.Diodos rectificadores para baja frecuencia.

[pic 5]

Características:

IFAV: 1A – 6000A.

VRRM: 400 _ 3600 V

VFmax: 1,2 ( a IFAVmax)

trr: 10 uS

Aplicaciones:

-Rectificadores de red.[pic 6]

-Baja frecuencia (50Hz).

2.Diodos rápidos (fast) y ultrarrápidos (ultrafast)

Características:[pic 7]

IFAV: 30A – 200 A

VRRM: 400 – 1500 V

VFmax: 1,2V ( a IFAVmax)

trr: 0,1 – 10 uS

Aplicaciones:

-Conmutación a alta frecuencia      ( >20kHz).[pic 8]

-Inversores.

-UPS.

Accionamiento de motores CA.

3.Diodos Schotkky

[pic 9][pic 10]

Características:

IFAV: 1A – 120A

VRRM: 15 -150V

VFmax: 0,7V (a IFAVmax)

trr: 5ns

Aplicaciones:

-Fuentes conmutadas.

-Convertidores.

-Diodos de Libre circulación.

-Cargadores de baterías.

4.Diodos para aplicaciones especiales (alta tensión).

Características:[pic 11]

IFAV: 0,45A – 2A

VR: 7,5 kV -18 kV

VRRM: 20V – 100V

trr: 150ns

Aplicaciones:[pic 12]

-Aplicaciones de alta tension.

5.Diodos para Aplicaciones especiales ( alta corriente)[pic 13]

Características: 

IFAV: 50A – 7000A

VRRM: 400V – 2500V

VF: 2V

trr: 10uS

Aplicaciones:

-Aplicaciones de alta corriente.[pic 14]

La diferencia entre los diodos de potencia y los diodos de propósito general, es que su tiempo de recuperación inversa es relativamente grande, en su caso típico de 25nS y se usan generalmente en aplicaciones de baja velocidad donde no es critico el tiempo de recuperación.

2.Redactar el concepto de tiempo de recuperación reversa y como afecta este tiempo en el proceso de conmutación.

Tiempo de recuperación inversa.

[pic 15]

Ilustración 7:Recuperación inversa del diodo.

El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa instantáneamente, si un diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación de una tensión inversa forzamos la anulación de la corriente con cierta velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe cierta cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante [2]. La tensión inversa entre ánodo y cátodo no se establece hasta después del tiempo ta llamado tiempo de almacenamiento, en el que los portadores empiezan a escasear y aparece en la unión la zona de carga espacial. La intensidad todavía tarda un tiempo tb (llamado tiempo de caída) en pasar de un valor de pico negativo (IRRM) a un valor despreciable mientras van desapareciendo el exceso de portadores.

...