Teoría de Parciales Electrónica de Potencia PDF

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Teoría de Parciales Electrónica de Potencia Dibuje el diagrama de un circuito de polarización que permita fijar el voltaje de encendido de un BJT de potencia (Vce-on) en 2. R. (un diodo conectado al colector, 3 diodos en serie en la base, nada en el emisor). ¿Porque razón la ganancia de corriente en...

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Teoría de Parciales Electrónica de Potencia 1. Dibuje el diagrama de un circuito de polarización que permita fijar el voltaje de encendido de un BJT de potencia (Vce-on) en 2.1V. R. (un diodo conectado al colector, 3 diodos en serie en la base, nada en el emisor). 2. ¿Porque razón la ganancia de corriente en los BJT de potencia presentan un valor tan bajo? (entre 5 y 10 unidades) su respuesta debe relacionarse con la estructura física del dispositivo. R. Para obtener que el dispositivo soporte mayores voltajes, se necesita una anchura de la región p grande, y un dopado pequeño. Sin embargo para tener disminuir el dopado, se necesita aumentar la anchura de la base, lo cual provoca una disminución considerable en la ganancia. 3. ¿Por qué el diodo Schottky presenta un menor voltaje de umbral? R. Debido a que la unión rectificadora se forma entre un metal y un semiconductor y no entre semiconductores, (0.3 y 0.4 V). El material semiconductor al ser altamente dopado (n+) crea un campo eléctrico que permite que los portadores fluyan con mayor rapidez hacia el metal. 4. Explique el fenómeno de recuperación reversa con una ilustración y no más en tres líneas. R. Durante el proceso de bloqueo, la corriente Id se invierte durante un tiempo conocido como tiempo de recuperación reversa, trr. Durante trr, la corriente alcanza un máximo conocido como corriente de recuperación reversa Irr.

5. ¿Para qué sirve el parámetro Rja? R. la Rja se utiliza para calcular la potencia de un dispositivo cuando no utiliza disipador de calor.

6. ¿A qué se debe que los MOSFET de potencia presenten una elevada resistencia de encendido Rdson, cuando son diseñados para soportar altos voltajes? R. Para que soporten grandes voltajes, la región (n-), menos dopada debe ser más grande. Sabemos que la región n- presenta una mayor resistividad. Debido a esto, la resistencia de encendido tiene un valor muy grande, por conceptos de condiciones de fabricación. 7. Si se tiene un IGBT y un MOSFET de potencia que manejan ambos 40 A. ¿Cuál usted esperaría que tenga un tiempo de bloqueo menor y porqué. R. Se esperaría que el MOSFET tenga un tiempo menor de bloqueo, ya que debido a la estructura más compleja del IGBT, este presenta el fenómeno de cola corriente al momento del bloqueo. Como se puede observar en el dibujo, dicha cola hace que los tiempos de caída de la corriente se aumenten y resulten mucho mayores a los tiempos de los MOSFET´S. 8. ¿Qué es el fenómeno de segunda ruptura, cuando puede presentarse y que puede hacerse para evitarlo? R. El fenómeno de segunda ruptura es la presentación de elevados valores de voltaje y corriente al mismo tiempo, los que someten a los dispositivos a una situación de estrés que podría causar su falla. Se da en la conmutación, tanto en el disparo como en el bloqueo. Para evitar este fenómeno, es utilizar circuitos conocidos como circuitos de ayuda a la conmutación o “snubber”. 9. ¿Cuál sería el espesor de la región n- si se quiere obtener el mayor voltaje de colectoremisor apagado Vce? R. E necesario tener un espesor grande en la región n-, el máximo ocurriría cuando el espesor de dicha región es de 200 µm. 10. ¿Cuál sería el espesor de la base que proporciona la mayor ganancia? R. Es necesario tener un espesor chico en la base, el mínimo ocurriría cuando el espesor de dicha región es de 5 µm. 11. ¿Cuál sería el espesor de la base si se quiere obtener el mayor voltaje de colector-emisor apagado Vce? R. Para que el dispositivo de la Figura 1, es necesario tener un espesor grande en la base, el máximo ocurriría cuando el espesor de dicha región es de 20 µm. 12. ¿Cuál es el valor mínimo del voltaje que debe aplicarse a la compuerta del transistor de la Figura para asegurar una corriente de 80 A si la temperatura de juntura es 150° C? R. Según la curva a una temperatura de juntura de 150°C, para conducir una corriente de más de 80 A se debe aplicar 7V a la compuerta del transistor.

13. ¿A qué elemento y evento se debe el pico de corriente que se da en el disparo de un transistor que conmuta cargas inductivas? R. Este pico de corriente en el disparo de un transistor se debe al diodo intrínseco dentro de la estructura del mismo transistor y ocurre debido al fenómeno de recuperación de un diodo, donde dicho pico corresponde a la corriente de recuperación reversa. 14. ¿A qué se debe que un diodo de 1000V presente mayores pérdidas de operación cuando reemplaza a un diodo de 400V (usando el mismo disipador de calor), si ambos llevan la misma corriente? R. 15. Dibuje el diagrama esquemático que muestre los componentes y su interconexión para un transistor Darlington de tres etapas. R.

16. Para un transistor con un snubber de bloqueo que trabaja a 180V con una corriente de carga de 45A. ¿Cuánto se supone (según las fórmulas) que es el valor máximo posible de la corriente de descarga del capacitor? 𝑉𝑑 𝐼𝑚𝑎𝑥 = = 0.2𝐼0 = 0.2(45𝐴) = 9𝐴 𝑅𝑠

17. Para un transistor con un snubber de bloqueo que trabaja a 90V con una corriente de carga de 25A. ¿Cuánto se supone (según las fórmulas) que es el valor máximo posible de la corriente de descarga del capacitor? 𝑉𝑑 = 0.2𝐼0 = 0.2(25𝐴) = 5𝐴 𝐼𝑚𝑎𝑥 = 𝑅𝑠 18. Diga dos razones (no deben ser redundantes) por las cuales para el snubber de bloqueo, el capacitor no debería ser 5Cs1. R. – Mayor tiempo de conmutación. – Menor eficiencia del circuito, debido a la alta disipación de potencia en el resistor.

19. ¿Qué tipo de transistor de potencia recomendaría para una aplicación automotriz y por qué? R. Para una aplicación automotriz, la cual se caracteriza por ser de bajo voltaje, recomendaría utilizar un MOSFET ya que este presenta menores pérdidas por conducción que los transistores BJT o Darlington de potencia para este rango de voltaje. 20. Para la figura mostrada a continuación muestra las características de salida e un IGBT. Este dispositivo opera en un rango de 10° a 120°C con una corriente de 14ª, ¿cuál debe ser el rango de variación del Vce? R. Vce varía entre 1.75 V y 2.0 V.

21. Un circuito que trabaja en DC alimenta una carga inductiva conmutada por un transistor de potencia, si se le informa que aunque existe el valor de voltaje DC y que el transistor tiene señal en la base, la carga no funciona, que acciones tomaría para reparar el circuito. R. Se haría uso de circuitos conocidos como “circuitos de ayuda a la conmutación”, en términos más conocidos, “snubber”. Los cuales ayudan a disminuir los aumentos bruscos ya sea de corriente o de voltaje (dependiendo del tipo de snubber, disparo o bloqueo) causados por la carga inductiva. 22. La recuperación reversa de un diodo de potencia es un fenómeno que se da cuando R. El diodo esta conduciendo y se polariza el mismo inversamente....