martes, 29 de noviembre de 2011

diodo de potencia

Un diodo semiconductor es una estructura P-N que, dentro de sus límites de tensión y corriente, permite la circulación de corriente en un único sentido. Detalles de funcionamiento, generalmente despreciados para los diodos de señal, pueden ser significativos para componentes de mayor potencia, caracterizados por un área mayor (para permitir mayores corrientes) y mayor longitud (para soportar tensiones inversas más elevadas).

E diodo está formado por una sola unión PN, aunque la estructura de un diodo de potencia es algo diferente a la de un diodo de señal, puesto que en este caso existe una región N intermediaria con un bajo dopaje. El papel de esta región es permitir al componente soportar tensiones inversas más elevadas. Esta región de pequeña densidad de dopaje dará al diodo una significativa característica resistiva en polarización directa, la cual se vuelve más significativa cuanto mayor sea la tensión que ha de soportar el componente. Las capas que hacen los contactos externos son altamente dopadas, para obtener un contacto con características óhmicas y no del tipo semiconductor.

La tensión VF que se indica en la curva estática corriente-tensión se refiere a la caída de tensión cuando el diodo está conduciendo (polarización directa). Para diodos de potencia, ésta tensión de caída en conducción directa oscila aproximadamente entre 1 y 2 Volts. Además, esta caída depende de la corriente que circule, teniéndose una característica corriente - tensión bastante lineal en la zona de conducción. Esta relación se conoce como la resistencia en conducción del diodo, abreviada por Ron y que se puede obtener como el inverso de la pendiente de la asíntota de la curva estática en la zona de polarización directa. La tensión VR
representa la tensión de ruptura del dispositivo (“Breakdown Voltage”) o, lo que es lo mismo, la máxima tensión inversa que puede soportar el diodo cuando éste está bloqueado (polarización inversa).
Un diodo de potencia puede soportar tensiones inversas elevadas. Si se supera el valor de tensión de ruptura especificado por el fabricante, el diodo puede llegar a destruirse por excesiva circulación de corriente inversa y en definitiva, por excesiva disipación de potencia. Los diodos de potencia pueden llegar a soportar tensiones de ruptura de kiloVolts (kV), y pueden conducir corrientes de kiloAmperes (kA). Evidentemente, el tamaño del diodo condiciona sus características eléctricas, llegándose a tener diodos con tamaños del orden de varios cm2.

- Recuperación Inversa: El paso de conducción a bloqueo no se efectúa instantáneamente. Cuando el diodo conduce una corriente I en polarización directa, la zona central de la unión está saturada de portadores mayoritarios, y aunque un circuito externo fuerce la anulación de la corriente aplicándole una tensión inversa, cuando la corriente pasa por cero aún existe una cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten la conducción de una corriente inversa durante un tiempo, denominado tiempo de recuperación inverso (trr), Los parámetros definidos en el proceso de bloqueo dependen de la corriente directa, de la derivada de la corriente (di/dt) y de la tensión inversa aplicada. El tiempo de recuperación de un diodo normal es del orden de 10 μs, siendo el de los diodos rápidos del orden de algunos nanosegundos.

- Recuperación Directa: Es otro fenómeno de retardo de menor importancia que el anterior, cuando el diodo pasa de bloqueo a conducción, En el proceso de puesta en conducción, la respuesta del diodo es inicialmente de bloqueo a la corriente. Siendo esta respuesta quien provoca una sobre tensión Vfp, ocasionada por la modulación de la conductividad del diodo durante la inyección de portadores minoritarios. Así el diodo se asemeja a una resistencia donde su valor decrece con el tiempo. Esta resistencia equivalente está relacionada con la concentración de portadores minoritarios inyectados. Por tanto Vfp depende de la
anchura y resistividad de la zona central del diodo.

-Diodos de recuperación rápida: Son adecuados en circuitos de frecuencia elevada en combinación con interruptores controlables, donde se necesitan tiempos de recuperación pequeños. Para unos niveles de potencia de varios cientos de voltios y varios cientos de amperios, estos diodos poseen un tiempo de recuperación inversas (trr) de pocos nanosegundos.

-Diodos rectificadores o de frecuencia de línea: La tensión en el estado de conducción (ON) de estos diodos es la más pequeña posible, y como consecuencia tienen un trr grande, el cual es únicamente aceptable en aplicaciones de la frecuencia de línea.
Estos diodos son capaces de bloquear varios kilovoltios y conducir varios kiloamperios. Se pueden conectar en serie y/o paralelo para satisfacer cualquier rango de tensión o de corriente.

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