Comparación entre los diferentes transistores de potencia


A continuación se presenta una breve tabla de comparación de tensiones, corrientes, y
frecuencias que pueden soportar los distintos transistores descritos.

Los valores mencionados no son exactos, dada la gran disparidad que se puede encontrar
en el mercado. En general, el producto tensión-corriente es una constante (estamos limitados
en potencia), es decir, se puede encontrar un MOSFET de muy alta tensión pero con corriente
reducida. Lo mismo ocurre con las frecuencias de trabajo. Existen bipolares de poca potencia
que trabajan tranquilamente a 50kHz, aunque no es lo más usual.



Pérdidas en conducción y en conmutación


Una problemática de los semiconductores de potencia está relacionada con sus pérdidas
y con la máxima disipación de potencia que pueden alcanzar. Como se ha mencionado
anteriormente, si se supera la temperatura máxima de la unión (uniones entre distintos tipos
de semiconductores) en el interior de un dispositivo, éste se destruye rápidamente. Para ello es
necesario evacuar la potencia que se disipa mediante radiadores, que en algunos casos pueden
ser de gran tamaño.


La disipación de potencia no es otra cosa que las pérdidas que tiene el dispositivo
semiconductor. Existen dos mecanismos que provocan las pérdidas. Lo que se denominan
pérdidas en conducción, es decir, cuando el interruptor está cerrado y por tanto hay
circulación de corriente. Por ejemplo, un MOSFET cuando está cerrado se comporta como
una resistencia de valor Ron, de manera que disipa una potencia que vale aproximadamente
Ron I2. Además existen unas pérdidas adicionales, denominadas pérdidas en conmutación,
que se producen cuando un semiconductor pasa del estado de bloqueo a conducción y
viceversa. Las transiciones de corriente y tensión en el semiconductor no son instantáneas ni
perfectas, con lo que en cada conmutación se producen unas determinadas pérdidas. El lector
rápidamente entenderá que las perdidas en conmutación dependen de la frecuencia de
conmutación, es decir, cuantas más veces por segundo abra y cierre un transistor, más
potencia estará disipando el semiconductor. Es decir, las pérdidas en conmutación dependen
directamente de la frecuencia de trabajo del dispositivo. De ahí que se debe limitar la
frecuencia de conmutación de cualquier dispositivo en electrónica de potencia para evitar su
destrucción. La figura 2.27 muestra las curvas de tensión (VDS), corriente (IDS) y potencia (P)
de un MOSFET inicialmente bloqueado (OFF). Se puede ver la conmutación de OFF a ON,
después un periodo que se mantiene en conducción para después volver a cerrarse. La figura
muestra las pérdidas (potencia disipada) relacionadas con la conmutación y la conducción del
dispositivo.

Comparación de prestaciones entre los diferentes dispositivos de
electrónica de potencia.


A continuación se presenta una tabla con las prestaciones de los dispositivos de potencia
más utilizados, haciendo especial hincapié en los límites de tensión, corriente y frecuencia de
trabajo.

Tabla de prestaciones:

Regiones de Utilización: en función de las características de cada dispositivo, se suele
trabajar en distintas zonas, parametrizadas por la tensión, la corriente y la frecuencia de
trabajo. Una clasificación cualitativa se presenta en la siguiente figura:

Por otro lado, la figura 2.28 muestra un gráfico que compara las capacidades de

tensión, corriente y frecuencia de los componentes controlables.

En la siguiente tabla se añaden otras características importantes a tener en cuenta en el
diseño de circuitos de electrónica de potencia.

Por último la figura 2.29 muestra algunas posibles aplicaciones de los distintos
dispositivos de electrónica de potencia.

Figura 2.29. Aplicaciones de la Electrónica de Potencia según los dispositivos empleados.