O diodo de potência - IFSC Campus Joinville

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
CAMPUS JOINVILLE
DEPARTAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DO ENSINO
COORDENAÇÃO ACADÊMICA
EletroEletronica
Interruptores de Potência
Referências: [01] RASHID, M.H. Eletrônica de
potência, circuitos, dispositivos e aplicações.
Makron Books, 1999.
[02] AHMED, A. Eletrônica de Potência, Prentice-Hall,
São Paulo, 2000
Prof. Luis S. B. Marques
O diodo de potência
• Curva Característica
• O diodo está
diretamente
polarizado quando o
potencial de anodo
é positivo em
relação ao catodo.
• Nesta condição o
diodo conduz. Se o
potencial de catodo
for positivo em
relação ao anodo, o
diodo bloqueia.
O diodo de potência
• Mesmo que a corrente
no diodo seja conduzida
até zero, ele continua
conduzindo devido à
necessidade de
recombinação dos
portadores minoritários.
O tempo requerido para
esta recombinação é
chamado tempo de
recuperação reversa.
É mais comum o tipo de
recuperação dita suave.
O diodo de potência
• Os diodos que necessitam
comutar rapidamente,
bloqueiam rapidamente,
de modo a estar apto a
conduzir novamente no
menor intervalo de tempo
possível. Entretanto, uma
recuperação abrupta
provoca oscilações que
podem gerar
instabilidades e até
mesmo falhas no
funcionamento.
Tipos de diodos de potência
Diodos Standard
• Aplicação:
retificadores e
conversores com
frequência de
entrada até 1kHz.
• Os diodos standard
possuem tempos
de recuperação
reversa
relativamente altos.
Geralmente em
torno de 25µs e são
utilizados em
aplicações de baixa
velocidade.
Diodos de recuperação rápida
• Aplicação:
Conversores cc-cc
e cc-ca em que o
tempo de
recuperação é
critico para o
funcionamento do
mesmo.
• Os diodos de
recuperação rápida
possuem tempo de
recuperação reversa
baixo, geralmente
menores que 5µs.
O tiristor ou SCR
• O tiristor com corrente
de gatilho passa a se
comportar como um
diodo. As tensões
máxima que o tiristor
pode bloquear, tanto
direta quanto reversa,
são limitadas.
Curva característica de um
tiristor
O tiristor ou SCR
• O tiristor entra em
condução se estiver
diretamente polarizado
e for fornecida uma
corrente no gatilho. O
bloqueio acontece da
mesma forma que para
um diodo de potência.
O tiristor GTO
• O tiristor GTO (gate
turn off) entra em
condução através de
um sinal positivo no
gatilho, e bloqueia
através de um sinal
negativo no gatilho.
O Triac
• O TRIAC pode conduzir
em ambos os sentidos.
Podemos, inclusive,
considerar o TRIAC
como dois tiristores em
antiparalelo.
O transistor de potência
• O transistor bipolar
pode ser do tipo NPN
ou PNP. O transistor
pode funcionar na
região de corte, região
ativo ou região de
saturação. Em fontes
chaveadas, o transistor
é utilizado em corte ou
saturação.
O transistor de potência
• O transistor bipolar é
um interruptor
controlado por corrente
e requer uma corrente
de base para que flua
uma corrente de coletor.
O MOSFET
• O MOSFET é um
interruptor controlado
por tensão e requer
apenas uma pequena
corrente de entrada
para que flua uma
elevada corrente de
dreno para source.
O MOSFET
• A velocidade de
chaveamento do
MOSFET é elevada.
• Os tempos de comutação
são da ordem de nano
segundos.
• Permitem elevadas
frequências de
chaveamento.
Polarização MOSFET canal n
Polarização MOSFET canal p
O MOSFET
• O MOSFET é um
dispositivo controlado por
tensão e possui uma
impedância de entrada
muito elevada. Portanto, o
gatilho ou gate drena uma
corrente muito baixa. Desta
forma, o circuito de gatilho
se torna mais simples.
Modelo para o MOSFET
O IGBT
• O IGBT integra as vantagens do
transistor (capacidade de corrente)
com as do MOSFET (controle por
tensão).
O IGBT
• O IGBT, portanto, é
um dispositivo
acionado por
tensão. O IGBT é
mais rápido que o
transistor bipolar,
porém, mais lento
que o MOSFET.
O IGBT
• O IGBT possui baixas
perdas em condução e
elevada capacidade de
corrente.
• Possui perda de
comutação significativa,
devido a presença da
corrente de cauda.
Modelo para o IGBT
Corrente de cauda no IGBT
Limite de Funcionamento
Aplicações para os
Interruptores de potência