Electrónica de potencia. Robert Piqué López

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СКАЧАТЬ diversos dispositivos a semiconductor que, a diferencia del diodo, que presenta características de interruptor unidireccional no controlado, disponen de la posibilidad, mediante un electrodo de control, de comportarse como un interruptor controlado, es decir, con capacidad de conducción (soportar una circulación de corriente, como un interruptor cerrado) o bloqueo (soportar una diferencia de potencial, al igual que un interruptor abierto) controlados, lo que comporta la posibilidad de conmutar: funcionar en conducción y bloqueo de acuerdo a un control preestablecido. La tabla 1.4 recoge algunos de dichos dispositivos.

      En el capítulo 3 de este libro de texto se estudian los interruptores desde una óptica genérica, tanto desde la óptica de su comportamiento estático como de sus propiedades en conmutación, aunque la implementación de los mismos se realice, en la práctica, utilizando con profusión únicamente 3 grupos de semiconductores:

       Los diodos, como interruptores no controlados.

       Los transistores (BJT, con tendencia actual al desuso, MOSFET e IGBT), como interruptores controlados a la conducción y al bloqueo.

       Los tiristores (SCR o tiristor, TRIAC), con capacidad de control al encendido y bloqueo típicamente bidireccional. Además, aunque se comporte como un transistor, también se utiliza el GTO.

      Por otro lado, la utilización de interruptores de estado sólido está plenamente justificada ya que, en comparación con los interruptores mecánicos, los estáticos, como ya se indicó:

       Son más robustos.

       Tienen, por regla general, un coste menor.

       Presentan mayor flexibilidad y capacidad de control.

       Son más estables y rápidos.

       Requieren de un mantenimiento mucho menor.

       Son más fiables y presentan una mayor vida útil.

       No presentan fenómeno de arco.

       Tabla 1.4. Interruptores controlados basados en semiconductor.

Dispositivo	Designación anglosajona	Año de aparición
BJT	Bipolar Junction Transistor	1950
SCR	Silicon Controlled Rectifier, “thyristor”	1656
GTO	Gate Turn-Off thyristor	1960
TRIAC	TRIode for AC, Bidirectional triode thyristor	1963
RCT	Reverse Conducting Thyristor	circa 1963
GATT	Gate-Assisted Turn-off Thyristor	circa 1963
MOSFET	Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor	1975
FCT	Field Controlled Thyristor	1975
LASCR	Light-Activated SCR	1976
ASCR	Asymmetrical SCR	1976
IGBT	Insulated Gate Bipolar Transistor	1983
SIT	Static Induction Transistor	circa 1983
SITh	Static Inductor Thyristor	circa 1983
MCT	MOS-Controlled Thyristor	1984
IGCT	Integrated Gate-Commutated Thyristor	1997
GCT	Gate-Controlled Thyristor	2001

      A grandes rasgos, indicaremos para finalizar que el período entre 1950 y 2000 se dedica al desarrollo de nuevos dispositivos, orientándose dicho diseño hacia dispositivos capaces de soportar mayores tensiones, mayores corrientes y mayores velocidades de conmutación. A partir del año 2000, se detectan las limitaciones del Si en cuanto a la velocidad de conmutación, lo que implica el estudio de nuevos materiales semiconductores, como el arseniuro de galio (GaAs) o el carburo de silicio (SiC), estando centrada la investigación actual en este material.

      La figura 1.8 muestra una línea temporal que pretende recoger esta evolución histórica de los interruptores basados en semiconductor.

       Figura 1.8. Línea temporal de los dispositivos de la Electrónica de Potencia.

      1.4.2. Estado actual de los interruptores comerciales de semiconductor

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