Proceso de fabricación de semiconductores de potencia
El diodo
El
diodo es un componente electrónico construido con un material semiconductor
(silicio) dopado asimétricamente en dos zonas, por adición de pequeñas
cantidades de impurezas.
Debido
a la asimetría, la corriente por el diodo sólo puede circular en el sentido
directo, es decir, cuando la tensión del ánodo VA es superior a la
del cátodo VB. En otras condiciones el diodo no permite la
conducción de la corriente.
Figura 1
Figura 2: Circuitos con diodos
Transistores bipolares
El
transistor es un elemento que se utiliza en conmutación para controlar el paso
de una corriente continua.
Figura 3
En
electrónica de potencia el transistor se utiliza en régimen de conmutación, es decir,
en estado saturado o en estado de bloqueo.
Un
transistor se comporta como un interruptor controlado por la corriente de base.
El transistor conduce si la corriente de base es positiva y estará bloqueado si
la corriente de base es nula.
Transistores MOS
Son
otro tipo de transistores, conocidos como de efecto campo y realizados bajo
tecnología MOS (Metal-Oxido-Semiconductor).
Son
transistores más rápidos con muy bajas pérdidas de conmutación.
Poseen
una gran impedancia de entrada y el control de su conmutación se realiza por
tensión, en lugar de por corriente continua como en el transistor bipolar.
Figura 4
El tiristor
El
tiristor se utiliza para realizar la conmutación controlada de corriente
alterna.
Se
trata de un cristal de silicio constituido por cuatro regiones de tipos
alternativamente opuestos.
Exteriormente
se tiene tres electrodos.
Figura 5
Principio de funcionamiento del Tiristor
- Un estado de bloqueo, cuando el
potencial del ánodo es inferior o igual al potencial del cátodo
(polarización inversa).
- Un estado de conducción, cuando el
potencial del ánodo es superior al potencial del cátodo (polarización
directa).
La
conducción se consigue por inyección de un impulso positivo de corriente entre
la puerta y el cátodo (tiristor clásico).
El
retorno al estado de bloqueo se realiza por extinción del tiristor (paso por
cero de la corriente ánodo-cátodo).
Figura 6
Figura 7: Vista en sección de un tiristor de potencia
El Triac
Se
trata de un semiconductor similar al tiristor, si bien en este caso puede
controlarse la conducción tanto en sentido directo (positivo) como en sentido
inverso (negativo). Así pues, el Triac conduce en el primer y tercer cuadrante.
Figura 8
Principio de funcionamiento del
Triac
Cuando
llega un impulso de disparo a la puerta G, conduce el tiristor (1) ó el (2),
según el signo de los potenciales de T1 y T2 hasta que la tensión se hace inferior
a 1V (tensión de funcionamiento) y no conduce de nuevo hasta que llegue un
nuevo impulso que llega a disparar.
Cuando
mayor es la corriente de disparo IG, menor será la tensión de disparo Vo.
Figura 9
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