Transistores

Estos son (fundamentales en la mayoría de los circuitos electrónicos que realizan la función de amplificación).

A partir del primer transistor (Bipolar) se ha ido desarrollando varios tipos de transistores tales como

                JFET: transistor de efecto de campo

                MOSFET: transistor de campo de oxido metálico

Estos permiten el desarrollo de circuitos integrados (CHIP’S), que reúnen en un solo componente, una multitud de transistores de todo tipo.

Al igual que los diodos de unión, los transistores bipolares se construyen gracias a la unión de cristales semiconductores tipo P y tipo N

Identificación de un transistor

Una forma de identificar es a través de sus 3 terminales de conexión que asoman al exterior por una de las bases de su capsula. Esto puede disponerse de 2 formas

•       En línea

•       Según los vértices de triangulo imaginario

Cada uno de estos términos esta unido a un cristal semiconductor de tipo P o tipo N. de esta forma nos encontramos con un terminal EMISOR, un terminal BASE y otro COLECTOR.

Según el tipo de unión, se las puede clasificar como:

•       PNP

•       NPN

Otra forma de identificar es anotar sus referencias para luego consultar sus características en las especificaciones técnicas del fabricante, o bien en el manual de características técnicas del transistor.

Por medio de un método sencillo se puede determinar si es tipo PNP o NPN. Para ello debemos utilizar, un multimetro, seleccionando la función OHMETRO en rango por 100.

Pasos:

1. Determinamos cual de las terminales corresponde a la base. Si el transistor está en buen estado, la resistencia entre colector y emisor es siempre muy alta, sin importar la polaridad del instrumento.Con esta verificación, determinaremos que el terminal restante corresponde a la base.
2. Una vez localizada la BASE, conectaremos la punta de prueba POSITIVA en la misma y la NEGATIVA en cualquiera de los otros 2 terminales del transistor. Si la resistencia obtenida es muy baja, se trata de un TRANSISTOR tipo PNP, si por lo contrario la resistencia es muy alta, es un transistor NPN. A continuación se indica las medidas de resistencia que se dan en cada caso para los tipos de TRANSISTORES.

Intensidades de corrientes en Transistor

Para analizar este tema nos basaremos en un transistor NPN, actúa más rápido que los PNP. Tal como está polarizado el transistor NPN de la figura, el diodo formado por unión del emisor y la base queda, polarizado directamente con la tensión Vbg, para que esto ocurra será suficiente una tensión mina superior a la del umbral (0,6 V o 0,7V).

Este fenómeno hace que la residencia base, emisor, disminuya considerablemente por la tensión Vbg, esta es de un valor mucho más alto que Vbe, por ende la resistencia entre colector y base.

Tal como pudimos observar en la práctica realizada con diodos, la corriente es capaz de obtener la unión polarizada directamente, así como la unión polarizada en forma inversa, de la forma que la corriente que entra por el emisor (Ie) se acerca bastante a la de colector (Ic) o la corriente que sale de la base es muy pequeña.

La región ocupada por la base es muy pequeña y por ende pose pocos huecos. De  esta forma los electrones que emiten el emisor, superan la unión emisor base (polarizada directamente) o En este proceso es probable que uno de los electrones encuentren un hueco libre en la base con el cual combinarse. Sin embargo cuando los electrones superan esta barrera se sienten atraídos por el potencial electrolítico positivo del colector, estableciéndose una corriente considerablemente con este punto.

La corriente de base permite gobernar la corriente que aparece en el colector.

Ganancia de corriente de un Transistor

La ganancia de corriente de un transistor es la relación que existe entre la variación de la corriente del colector y la variación de la corriente de base.

Tención de ruptura

Al igual que ocurre con los diodos, cuando se polarizan inversamente, cualquiera de las uniones de un transistor aparecen pequeñas corrientes inversas, esta no producen la ruptura, siempre que no superen los valores máximos específicos. Se puede presentar 2 casos:

1. Tensión inversa colector-base (Vcbo) con emisor abierto
   La  siguiente figura podemos observar en que el emisor se encuentra abierto y la unión base colector esta polarizado inversamente, con una tención Vcb, esta provoca una circulación de corriente de fuga Icbo. Esta no será peligrosa siempre y cuando no alcance la tensión de ruptura (generalmente comprendida entre 20 y 300V).
   
    
2. Tención inversa colector-emisor con base abierta
   En este caso se aplica una tención Colector - Emisor que es igual al la suma de las tenciones de las 2 fuentes.
   
   
   Esta marca la diferencia de potencial provoco que un pequeño flujo de electrones emitidos por el emisor se sienten atraídos por le polo positivo de la fuente. Iceo. El valor de esta corriente esta determinado por el valor de la tención COLECTOR – EMISOR.

Diodos de Potencia

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.