Electrónica de Potencia Aplicada- Diodos

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA APLICADA 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PABELLÓN DE ARTEAGA 
Diodos de Potencia
PRESENTA:
Daniel Andrade Martínez 
DOCENTE:
Raúl Llamas Esparza
 
Electrónica de Potencia Aplicada
Diodos de potencia
El diodo de potencia
Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.
Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.
El diodo responde a la ecuación:
La curva característica será la que se puede ver en la parte superior, donde:
VRRM: tensión inversa máxima 
VD: tensión de codo.
A continuación, vamos a ir viendo las características más importantes del diodo, las cuales podemos agrupar de la siguiente forma:
· Características estáticas:
· Parámetros en bloqueo (polarización inversa).
· Parámetros en conducción.
· Modelo estático.
· Características dinámicas:
· Tiempo de recuperación inverso (trr).
· Influencia del trr en la conmutación.
· Tiempo de recuperación directo.
· Potencias:
· Potencia máxima disipable.
· Potencia media disipada.
· Potencia inversa de pico repetitivo.
· Potencia inversa de pico no repetitivo.
· Características térmicas.
· Protección contra sobreintensidades.
Características estáticas
Los diodos de uso general están disponibles hasta 6000 V, 4500 A, con un tiempo de recuperación inversa de 25 µ s y la especificación de los diodos de recuperación rápida puede llegar hasta 6000 V, 1100 A. El tiempo de recuperación inversa varía entre 0.1 y 5 µ s. 
Los diodos de recuperación rápida son esenciales para la interrupción de los convertidores de potencia a altas frecuencias. Un diodo tiene dos terminales: un cátodo y un ánodo.
Los diodos Schottky tienen un voltaje bajo de estado activo y un tiempo de recuperación muy pequeño, típicamente en nanosegundos. La corriente de fuga aumenta con el voltaje y sus especificaciones se limitan a 100 V, 300 A. Un diodo conduce cuando el voltaje de su ánodo es más alto que el de su cátodo; siendo la caída de voltaje directa de un diodo de potencia muy baja, típicamente 0.5 y 1.2 V. Si el voltaje de cátodo es más alto que el voltaje de ánodo, se dice que el diodo está en modo de bloqueo.
Parámetros en conducción
• Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos sinusoidales de 180º que el diodo puede soportar.
• Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquélla que puede ser soportada cada 20 ms, con una duración de pico a 1 ms, a una determinada temperatura de la cápsula (normalmente 25º).
• Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de intensidad aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10 ms.
Tiempo de recuperación inverso 
El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa instantáneamente. Si un diodo se encuentra conduciendo una corriente IF, la zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación de una tensión inversa forzamos la anulación de la corriente con cierta velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe cierta cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante. La tensión inversa entre ánodo y cátodo no se establece hasta después del tiempo tan llamado tiempo de almacenamiento, en el que los portadores empiezan a escasear y aparece en la unión la zona de carga espacial. La corriente todavía tarda un tiempo tb (llamado tiempo de caída) en pasar de un valor de pico negativo (IRRM) a un valor despreciable mientras van desapareciendo el exceso de portadores.
El fenómeno de recuperación inversa determina la máxima frecuencia de operación del diodo de acuerdo con
la expresión: 
1.1.2 Características de los Diodos
	
1.1.2 Rectificadores monofásicos y polifásicos.
Rectificadores
Los diodos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la electrónica y en los circuitos de ingeniería eléctrica. Los diodos también son ampliamente utilizados en los circuitos en los circuitos de electrónica de potencia para la conversión de energía eléctrica.
Rectificadores Monofásicos de Media Onda
Un rectificador es un circuito que convierte una señal de corriente alterna en una señal unidireccional. Los diodos se usan extensamente en los rectificadores. Un rectificador Monofásico de media onda es el tipo más sencillo, pero no se utiliza normal
Parámetros de Rendimiento
Aunque el voltaje de salida, tal como aparece en la figura, es de cd, es discontinuo y contiene armónicas. Un rectificador de potencia es un procesador de potencia que debe proporcionar una salida de cd con una cantidad mínima de contenido armónico. Al mismo tiempo, deberá mantener la corriente de entrada tan sinusoidal como sea posible y en fase con el voltaje de entrada, de tal forma que el factor de potencia esté cercano a la unidad.
Parámetros de Rendimiento
La caída del procesamiento de energía de un rectificador requiere de la determinación del contenido armónico de la corriente de entrada, del voltaje de salida. Utilizaremos las expansiones de la serie de Fourier para encontrar el contenido armónico de voltajes y corrientes.
Hay distintos tipos de circuitos rectificadores y los rendimientos de un rectificador se evalúan normalmente en función de los parámetros siguientes:
-El valor promedio del voltaje de salida (o de carga), 𝑉𝑐𝑑
-El valor promedio de la corriente de salida (de carga), 𝐼𝑐𝑑
-La potencia en cd𝑃𝑐𝑑=𝑉𝑐𝑑𝐼𝑐𝑑
-El valor medio cuadrático (rms) del voltaje de salida, 𝑉𝑟𝑚𝑠
-El valor medio cuadrático (rms) de la corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠
Parámetros de Rendimiento
Los cálculos para determinar el valor promedio del voltaje de salida 𝑉𝑐𝑑 y el valor medio cuadrático (rms) de la corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠 se realiza de la siguiente manera:
Parámetros rectificadores de media onda
1.1.3 Aplicaciones industriales.
Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA Módulos de potencia Varios dispositivos en un encapsulado común Alta potencia Aplicaciones Industriales Se pueden pedir a medida Motores Satélites
Las aplicaciones industriales de Los diodos de potencia son: principalmente en los rectificadores. Y en los siguientes componentes: 
Abre puertas eléctricos, acondicionamiento del aire, alarmas contra robo, arrancadores para turbina de gas, atenuadores luminosos, calderas, calefacción por inducción, cargador de baterías, centelladores luminosos charolas para calentar alimentos, cobijas eléctricas, computadoras, conductores, controladores de calor, controladores lineales de motor de inducción, corriente directa de alto voltaje,(HVDC),crisoles, Electro deposito electromecánico, electrodomésticos, electroimanes, elevadores, estibadores ,excitadores de generador, exhibidores, fuentes de alimentación para laser, grabaciones magnéticas, grúas y tornos, herramientas manuales de potencia ,hornos de cemento, ignición electrónica ,iluminación de alta frecuencia, juegos, licuadoras, locomotoras, mescladoras de alimento, molinos, relevadores de enganche, secadoras de ropa, secadoras eléctricas, vehículos eléctricos, ventiladores eléctricos, fuentes de alimentación para radar/sonar ,minería, control de hornos ,controles de motor, circuitos de televisión, generadores ultrasónicos, propulsores motores, interruptores estáticos, bombas y compresores, fotocopias, controles de señales de tránsito, trasmisores de muy baja frecuencia, sistemas de seguridad, amplificadores de radio frecuencia ,relevadores estáticos,controles de temperatura ,prensas de impresión, balastros para lámpara de mercurio, soldaduras, lavadoras, arranque de máquinas síncronas, proyectores de cine, reguladores de voltaje, temporizadores ,máquinas de coser, contactores de estado sólido, refrigeradores.