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Semicondutores de Potência Diodos e Tiristores
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica
Eletrônica de Potência
Florianópolis, agosto de 2013.
Prof. Clóvis Antônio Petry.
Capítulos 2 e 4: 1. Diodos de potência; 2. Dispositivos tiristores.
http://www.dee.feis.unesp.br/gradua/elepot/principal.html
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/
www.ProfessorPetry.com.br
Semicondutores de potência - Bibliografia
Semicondutores para eletrônica de potência
Semicondutores utilizados em eletrônica de potência:
Semicondutores para eletrônica de potência
Diodo ideal e real
Exemplo: Diodo SKN20/08 • VRRM = 800 V; • V(TO) = 0,85 V; • rT = 11 mΩ; • IDmed = 20 A; • IR = 0,15 mA.
Característica estática
Diodo ideal e real
Demo
Demo: • Curva de diodos:
• Diodo zener; • Diodo de sinal; • Diodo de potência.
Comutação – Características dinâmicas
Primeira etapa de comutação Segunda etapa de comutação
Circuito para estudo da comutação
Bloqueio
Bloqueio
Comutação – Características dinâmicas
Diodos de carbeto de sílicio (silicon carbide): Diminuem acentuadamente o fenômeno da recuperação reversa.
http://www.infineon.com
http://www.cree.com
Comutação – Características dinâmicas
http://powerelec.ece.utk.edu/pubs/pels_letters_SiC_june_2003.pdf
Comutação – Características dinâmicas
http://www.cree.com/Products/pdf/Power_Article_1.pdf
Comutação – Características dinâmicas
Perdas nos diodos
Classificação das perdas: 1. Condução;
2. Comutação: • Entrada em condução;
• Bloqueio.
2( )TO Dmed T DefP V I r I= ⋅ + ⋅
Simulação
Simulação
Características importantes
Principais características: 1. Tensão de pico reversa; 2. Queda de tensão direta; 3. Corrente de pico; 4. Corrente média; 5. Corrente eficaz; 6. Tempo de recuperação reversa.
Características de diodos comerciais
Tipos de diodos de potência: 1. Standard and fast recovery; 2. Ultrafast rectifiers; 3. Ultrasoft rectifers; 4. Silicon carbide (zero recovery).
http://www.onsemi.com
http://www.cree.com
Características de diodos comerciais
Teste de diodos
Demo
Demo: • Teste de diodos com multímetro.
Semicondutores de potência (tiristores)
Tiristor ideal e real
Característica estática
Curvas 1 e 2 – sem corrente de gatilho Curvas 1 e 3 – com corrente de gatilho
Funcionamento do tiristor
Estrutura interna e analogia com BJT
Funcionamento do tiristor
Curva característica V x I
Funcionamento do tiristor
Circuitos para auxiliar na proteção de tiristores e evitar disparos intempestivos
Funcionamento do tiristor
Curva característica de tiristores
Demo
Demo: • Curva de tiristores:
• Sem corrente de gatilho; • Com corrente de gatilho.
Comutação – Características dinâmicas
Disparo
Disparo
• ton – tempo de fechamento; • td – tempo de retardo; • tr – tempo de descida da tensão anodo-catodo.
on d rt t t= +
Influência da corrente de gatilho no tempo de retardo
Comutação – Características dinâmicas
Bloqueio
• tq – tempo de aplicação da tensão reversa para bloquear o tiristor; • Para tiristores rápidos é da ordem de 10 µs à 200 µs.
Comutação – Características dinâmicas
Perdas nos tiristores
Classificação das perdas: 1. Condução;
2. Comutação: • Entrada em condução;
• Bloqueio.
2( )TO Tmed T TefP V I r I= ⋅ + ⋅
Simulação
Simulação
Características importantes
Principais características: 1. Tensão de pico reversa; 2. Queda de tensão direta; 3. Corrente de pico; 4. Corrente média; 5. Corrente eficaz; 6. Tempo de recuperação reversa.
Características de tiristores comerciais
Tipos de tiristores de potência: 1. SCR; 2. Triac; 3. Sidac; 4. Para proteção, etc.
http://www.onsemi.com
Características de tiristores comerciais
Características de tiristores comerciais
http://www.semikron.com
Características de tiristores comerciais
Acionamento de tiristores
Acionamento de tiristores
Acionamento de tiristores
Teste de tiristores
Demo
Demo: • Teste de tiristores com multímetro.
Próxima aula
Semicondutores para eletrônica de potência: • BJT, MOSFET e IGBT.
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