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Fase 4 - Desarrollar el componente práctico

Roger Bryan Betancourth Andrade Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD Escuela de Ciencias Basicas, Tecnologia e Ingenieria Electronica de Potencia Pasto, Colombia [email protected]

OBJETIVOS Identificar y desarrollar los circuitos de disparo requeridos para semiconductores de potencia. SCR, MOSFET e IGBT. Desarrollar un análisis teórico-práctico sobre el comportamiento de estos componentes bajo diferentes voltajes y corrientes de disparo. Realizar las actividades prácticas propuestas para contextualizar el desarrollo de los componentes teóricos del curso de Electrónica de Potencia.

Practica No.3: Características V-I Del IGBT

60N60

Figura No.3

El transistor IGBT (del inglés, Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar de Puerta Aislada) procede esencialmente de la tecnología MOSFET de potencia; por lo que su estructura y funcionamiento son similares. Es un transistor híbrido que combina un MOSFET y un BJT, por eso tiene terminales puerta (del MOSFET), colector y emisor (de BJT) El material de partida es una oblea tipo P. Su estructura consiste en 4 capas (PNPN), la unión adicional PN creada reduce la resistividad y la caida de tension Vce(on) en conducción, esto se conoce como "Modulacion de la resistividad" y permite aumentar la intensidad. Sin embargo la unión adicional P introduce un transistor parásito, que en caso de ser activado puede destruir el dispositivo. Hay dos versiones de IGBT conocidas como IGBT PT (Punch Through, "estructura de perforacion") e IGBT NPT (Non Punch Through, "estructura de no perforación"), la diferencia radica en que el IGBT NPT no tiene capa de separación n+ y presenta una caída de tensión en estado on, menor. Un IGBT con

estructura de PT presenta conmutación más bajas.

velocidades

de

Procedimiento: R1= Potenciómetro de 4K y R2 = Potenciómetro de 10K Características de transferencia 1. Realice el montaje del circuito de la figura.

Funcionamiento Al igual que un MOSFET el IGBT se controla con tensión. Para el encendido se da una tensión positiva en puerta respecto al emisor, los portadores n son atraídos a la región p de la puerta; así se polariza en directa la base del transistor NPN permitiendo la circulación de corriente colector-emisor. Para el apagado basta con quitar la tensión de la puerta. Esto requiere de un circuito de control simple para el transistor IGBT. DATASHEET 2. Inicialmente mantenga V1 y V2 al valor mínimo y R1 y R2 a un ½ del valor total. 3. Seleccione el valor de V1 hasta que VCE=10V.

0.6V 0.6V

4. Lentamente varié V2 (VGE) y anote VCE e IC en cada 0.5V de cambio tenga en cuenta que el VGE máximo debe ser 10 voltios.

𝑽𝟐 𝑽𝑪𝑬 0.5V 1.0V 1.5V 2.0V 2.5V 3.0V 3.5V 4.0V 4.5V 5.0V

V2=VGE IC 𝑽𝟏 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V 9.19V

V1 𝑰𝑪 0.01mA 02.5mA 07.0mA 12.5mA 15.3mA 20.9mA 14.1mA 28mA 32.5mA 36.6mA

5. El mínimo voltaje de compuerta VGE, el cual es requerido para que el IGBT conduzca es llamado VTH. 6. Repita los pasos anteriores con diferentes valores de VGE y dibuje la gráfica de VGE vs IC.

𝑽𝟐 𝑽𝑪𝑬 0.6V 0.6V 0.6V 0.6V

V2=VGE IC 𝑽𝟏 2.0V 4.0V 6.0V 8.0V

V1 𝑰𝑪 0.0mA 0.0mA 0.4mA 0.3mA

10V 12V

0.3mA 0.3mA

Características de Colector 1. Inicialmente ajuste el valor de V2 hasta que el VGE sea 5V o mayor o igual al VTH y V1 hasta que VCE = 10V.

2. Lentamente varié V1 y anote los valores de VCE e IC para un particular voltaje de compuerta (VG) existe un valor de voltaje de apagado VP (voltaje Pinch-off) entre colector y emisor. 3. Si VGE es menor que VP el dispositivo trabaja en la región de ganancia constante e IC es directamente proporcional a VGE. 4. Si VGE es mayor que VP, una corriente constante fluye por el dispositivo y esta región es llamada región de corriente constante. 5. Repita los pasos anteriores con diferentes valores de VGE y anote los valores de IC vs VGE.

BIBLIOGRAFIA Introducción a los sistemas electrónicos de potencia. Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño (pp. 3-14). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/una dsp/reader.action?ppg=22&docID=10565530&t m=1482450097688 Dispositivitos de potencia. Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño (pp. 445-582). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/una dsp/reader.action?ppg=464&docID=10565530&t m=1482450513143 Circuitos de disparo. Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño. (pp. 608-637). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/una dsp/reader.action?ppg=627&docID=10565530