Los diodos de potencia son similares, en cuanto a su funcionamiento, a los diodos de señal de unión Pn. Sin embargo estos tienen mejores características en el manejo de la energía eléctrica y de la corriente, que los diodos de señal ordinaria.
Su repuesta a la frecuencia (a velocidad de acumulación) es la carga comparativa con los diodos de señal al igual que en estos últimos, cuando el potencial del ánodo es positivo respecto del catado. Se dice que tienen polarización directa o positiva y el diodo conduce prestando una pequeña cada de voltaje a través de él.
El diodo conduce 5 el voltaje aplicado es mayor que un valor especifico demandando voltaje de umbral de corte o de actuación, el cual es temporalmente de 0,75m.
Cuando el potencial del cátodo es positivo con respecto al ánodo se dice que el diodo tiene polarización inversa.
En esta condición fluir una pequeña corriente inversa (corriente de fuga) en el rango del micro o miliamperios, cuya magnitud crece lentamente en función del voltaje inverso, hasta llegar a un voltaje de avalancha o ZENER.
Si el voltaje inverso es alto, por lo general mayor de 1000v, supera un voltaje específico conocido como voltaje de ruptura. En este punto la corriente inversa aumenta rápidamente, pero el dispositivo no se destruirá siempre y cuando la disposición de potencia este dentro del “nivel seguro” especificado de la hoja del fabricante.
A menudo es necesario limitar la corriente inversa, en la región de manufactura, a fin de mantener la disuasión de la energía dentro de los valores positivos.
Cuando el diodo este en modo de conducción directa y su corriente se reduce a 0, este continua conduciendo por el corto periodo de tiempo denominado Tiempo de recuperación inversa.
Encapsulado
Mientras que los diodos de baja y media potencia se emplea el plástico como material de encapsulado (hasta un límite de 1 vatio), por encima de este valor se hace necesario un encapsulado metálico y en potencias elevadas deberá estar la capsula preparada para que pueda ser instalado el diodo sobre un radiador o disipador de calor, por medio de un sistema de sujeción, constantemente en dar al catado la forma de cilindro roscado. De esta manera, el diodo puede ser atornillado al radiador.
En estos casos la sujeción se realiza mediante una placa atornillada el radiador, que preserva la base del diodo (cátodo) sobre el mismo logrando una base de fijación y un cátodo adecuado.
Otro variante consiste en la utilización de diodos tipo “press-pack” que son dispositivos de forma de cilindro con dos caras planas, correspondientes a sus dos terminales, cada una de las cuales tienen un pequeño alojamiento cilíndrico en su centro. La sujeción se realiza instalando a presión entre dos “mordazas”, dentadas cada una de ellas de un punto de referencia que se aloja en el agujero correspondiente de la cara del diodo.
Cuando los diodos press-pack son para grandes instalaciones (esta es la aplicación más frecuente), las mordazas de sujeción son fuertes, permitiendo la colocación de agua de refrigeración. La entrada se realiza por un racor que se conecta en una gama de tubos plástico, saliendo el líquido por otro racor similar.
Disipadores de calor:
El de calor es un complemento dispensable para el montaje y utilización de los diodos y otros componentes de potencia, debido a que los mismos necesitan entregar al ambiente una determinada cantidad de potencia en forma de calor. Esta potencia puede calcularse como el producto de la variación de corriente, por la centro de tención que aparece entre los dos terminales activos de dichos semiconductores.
El resultado de dicha operación indica la cantidad de vatios que trasmite en forma de calor cuando la disipación de calor de un componente llega a una temperatura elevada como para producir daños internos en su estructura, es necesario montarlo sobre un disipador adecuado que facilite su refrigeración, evitando que este alcance una temperatura peligrosa. De la misma forma, a veces existen bloques de diodos montados sobre conjuntos estancos, cuya potencia de disipación son tan elevadas que se hace indispensable la refrigeración forzada, o base de un ventilador que acelere la evacuación de calor.
Tipos de diodos de potencia
Los podemos clasificar como:
Diodos de uso general: Estos diodos se utilizan en aplicaciones de baja velocidad, como rectificadores, con ventiladores para baja frecuencia de entrada. Cubren especializaciones de corriente desde menos de 1 hasta varios miles de amperios y desde 50v hasta 5kv
Diodos de recuperación rápida: Se utilizan en circuitos convertidores de C.C-C.A poseen capacidades de corrientes desde 1 hasta varios miles de Amperios y desde 50v hasta 3kv.
Diodos SCHOTTKY: Por su estructura, este tipo de diodos permite un voltaje hasta de 100v y una corriente de 1 a 300A, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieran alta corriente y bajo voltaje. Si un diodo no alcanza a cumplir las especificaciones de voltaje requeridas, se puede acudir a una configuración en serie con el fin de aumentar las capacidades de bloque inverso. Cuando están polarizados directamente, ambos diodos conducen la misma cantidad de corriente y poseen la misma corriente de fuga, razón por la cual los voltajes de bloque varían en forma significativa. Si se conecta una resistencia atreves de un diodo, se obliga a que ambos compartan el mismo voltaje, originando corrientes de fuga distintas en cada uno.
Configuraciones para aumentar las capacidades de Bloqueo inverso en diodos de potencia
Otra configuración muy común es conectar los diodos en paralelo para aumentar la capacidad de conducción de corriente y podes trabajar en aplicaciones de alta potencia. En este caso, debido a que la corriente que circulan por cada diodo con caída de voltaje directa iguales y se deben conectar resistencias de distribución de corriente.
