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• Jkyuu Chen

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Cuándo ocurre el fenómeno de recuperación reversa, ilustrelo con gráfico. R/ El fenómeno de recuperación reversa ocurre cuando una corriente fluye a través de un diodo que se encuentra polarizado de forma directa y esta se polariza inversamente, provocando que la corriente disminuya en el tiempo (tiempo de recuperación reversa), hasta llegar a un valor máximo con polaridad invertida hasta llegar a cero y es entonces cuando el diodo esta apagado totalmente.

Especifique para que tipo de aplicaciones es conveniente utilizar MOSFET de potencia. R/ La aplicación conveniente a utilizar un MOSFET de potencia, es en la conmutación rápida en el tiempo. Debido a que el MOSFET es controlado por Voltaje, por lo que no necesita mantener una corriente de conducción como los BJT. También son útiles en aplicaciones que necesiten de una rápida recuperación en el tiempo y que operen a altas frecuencias. Cuando es necesario utilizar el parámetro RJA? R/ El parámetro RJA es necesario para calcular la potencia de un dispositivo que no utilice un disipador de calor. A qué fenómeno se debe que el tiempo de apagado (tf) de los IGBT sea mucho mayor que el de los MOSFET. Ilustre con un diagrama la diferencia. R/ El fenómeno se debe a la compleja estructura de los IGBT, donde presenta una cola de corriente al momento del bloqueo. Esta cola hace que el tiempo que demora en caer la corriente (tf) del IGBT sea mucho mayor al tiempo del MOSFET.

Qué hace que los diodos schottky presenten una caída de voltaje menor entre ánodo y cátodo que los diodos estándar para la misma corriente. R/El diodo schottky se forma al colocar directamente una pequeña capa de metal sobre un semiconductor. En donde el metal corresponde a un electrodo positivo y el semiconductor un electrodo negativo. Debido a la unión rectificada entre un metal y un semiconductor y no entre dos semiconductores, la caída directa del voltaje es mucho menor que un diodo normal, por lo general entre 0.3 y 0.4.

Dibuje el diagrama de un circuito de polarización que permita fijar el voltaje de encendido de BJT de potencia (VCE(ON)) en 2.1V. R/

Por qué razón la ganancia de corriente en los BJT de potencia presenta valores tan bajos? (Entre 5 y 10 unidades). Su respuesta debe relacionarse con la estructura física del dispositivo. R/ Los BJT de potencia presentan ganancia de corriente baja, porque la capa semiconductora base (moderadamente dopada) que se encuentra en su estructura, suele tener un espeso mayor en comparación con los transistores de niveles lógicos, lo que ocasiona que la ganancia de corriente sea muy pequeña por lo general de 5 y 10 unidades. A que se debe que los MOSFET de potencia presenten una elevada resistencia de encendido RDS(ON), cuando son diseñados para soportar altos voltajes. R/ Al diseñar un MOSFET de potencia, para que soporte altos voltajes se debe incrementar el grosor de la región de deriva (capa n-) y al aumentar el grosor también se aumentara de igual forma la resistencia de encendido entre el drenaje y la fuente, debido a la característica resistiva de la región. Qué es el fenómeno de segunda ruptura, cuando puede presentarse y que puede hacerse para evitarlo. R/ El fenómeno de la segunda ruptura esta asociado a los BJT y algunos otros dispositivos portadores minoritarios, en donde el Voltaje de Colector-Emisor decae mientras se maneja valores elevados de corriente. Este fenómeno se puede presentarse en el proceso de conmutación, en donde los valores de voltaje y corriente son elevados al mismo tiempo, aumentando la disipación de potencia y temperatura, la cual coloca al dispositivo en una situación de estrés. Este fenómeno se puede evitar utilizando circuitos que ayude a la conmutación. Un circuito que trabaja en DC alimenta una carga inductiva conmutada por un transistor de potencia, si se le informa que existe el valor de voltaje DC y que el transistor tiene señal en la base, la carga no funciona, que acciones tomaría para repara el circuito? R/ Cambiar la carga, Comprobar el voltaje colector-emisor y comprobar que el transistor este funcionando.

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/ El elemento es un inductor, cuando se genera el disparo el inductor ya esta cargado en corriente e intentara descargarse, entonces el inductor cuando se genera el disparo, se empieza a subir la corriente en el transistor y el inductor también comenzara descargar la corriente por lo que se produce el pico de corriente. A que se debe que un diodo de 1000V presente mayores perdidas de operación cuando remplaza a un diodo de 400V (usando el mismo disipador de calor), si ambos llevan la misma corriente? R/ Debido a que los diodos presenta una región n-, la cual permite soportar altos niveles de voltaje al aumentar su espesor, lo que tendrá una mayor perdida por operación porque tendrá un valor de resistencia mayor. Para un transistor con snubber de bloqueo que trabaja a 90V con una corriente de carga de 25A, cuanto se supone (según las formulas) que es el valor máximo posible de la corriente de descarga del capacitor. R/ Imax= 0.2Io = 0.2(25A) = Imax=5 A. Qué transistor de potencia recomendaría para una aplicación automotriz y por que? R/ Para aplicaciones automotriz, se recomendaría la utilización de MOSFET, porque las perdidas por conducción en estos dispositivos son menores. Diga una razón por la cual el valor del capacitor del snubber de bloqueo no debería se 5Cs1. R/ No debería ser mayor a 5Cs1, porque entre mayor sea esta, reduciría las perdidas por conmutación y alargaría este proceso de conmutación. Si se tiene un IGBT y un MOSFET de potencia que manejan ambos 40 A y soportan el mismo voltaje, cual usted esperaría que tenga un tiempo de bloqueo menor y por qué? R/ El IGBT presenta un mayor tiempo de bloqueo, debido a su compleja estructura, por lo que presenta un fenómeno denominado cola de corriente, este fenómeno prolonga (Catapulta) el tiempo de apagado en el momento de bloqueo. Por lo que un MOSFET posee un menor tiempo de bloqueo que un IGBT. En una aplicación que utiliza un diodo de potencia con un VRRM 200V por que razón no debo sustituirlo por un VRRM de 800V. R/ La razón por la que no se debe sustituir un diodo con VRRM 800V, es debido a que el diodo de 800V posee una mayor región de deriva, por ende también su resistencia. Entonces la corriente que fluye por el dispositivo provocara un incremento en la potencia debido a una mayor carga durante el periodo de disparo y el mismo dispositivo se recalentará de forma innecesaria.

A que tipo de diodo pertenece la curva de la figura, y cual seria la potencia disipada por este para una corriente de 20ª y un Tj=175º. R/ Pertenece al Diodo Schottky y su Potencia de disipación= (0.5V)(20 A)

Cuál es el valor mínimo del voltaje que debe aplicarse a la compuerta del transistor de la figura para asegurar que fluya una corriente de 200A si la temperatura de juntura es 150ºC R/ Aproximadamente 8V

Para la figura, cual seria el espesor de la base si se quiere obtener una mayor ganancia. R/ El espesor de la base deber ser 5m.

De los tres tipos de transistores de potencia vistos en clases, cual recomienda para la etapa de potencia de un control de velocidad de motores de inducción que trabaja con un voltaje de 480Vrms? R/ IGBT porque soporta altos niveles de voltaje. Para el dispositivo de la figura cual seria el espesor de la región n- si se quiere obtener el mayor valor de voltaje colector-emisor apagado (VCES). R/ Para obtener el mayor voltaje para VCE, se debe tener el mayor espesor en la juntura n., por lo tanto debe valer 200m. Cual es el valor mínimo del voltaje que debe aplicarse a la compuerta del transistor de la figura, para asegurar que fluya una corriente de 80ª si la temperatura de juntura es 150ºC R/ aproximadamente 7V. Dibuje el diagrama de un transistor DARLINGTON de tres etapa considerando que se necesitan imponer corrientes para encendido y apagado. R/

Por que los diodos schottky son conveniente para sistemas de alta eficiencia?

R/ Los diodos schottky son convenientes en sistemas de alta eficiencia porque reducen las pérdidas en conducción del dispositivo y aumenta la eficiencia total en un convertidor. Para un transistor bipolar de potencia que espesor de la región n- le permitirá soportar mayores voltajes: R/ 200m. 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. Con relación a la electrónica de potencia: R/ Las perdidas por conmutación afectan el tamaño del disipador de calor En cuanto a los transistores de potencia: R/ Los snubbers utilizados reducen las perdidas por conmutación En cuanto a las perdidas de los transistores: R/ La resistencia térmica es una medida de la oposición al flujo de calor. Para un MOSFET de potencia que espesor de la región n- le permitiría soportar mayores voltaje R/ 350m. Para los diodos de potencia: R/ Los diodos schottky tiene un voltaje de umbral menor por la juntura que se forma entre un metal y un semiconductor. Para los MOSFET de potencia: R/ el Valor de RDS(ON) depende de la corriente máxima que puede soportar el transistor. Para los IGBT: R/ son excelentes para trabajar a voltajes mayores de 200V. Para los semiconductores de potencia: R/ El disipador de calor más económico se obtiene al utilizar la temperatura de juntura máxima.