Semicondutores de Potência BJT, MOSFET e IGBT

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.

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

Capítulos 3: 1.  Transistores de potência.

Semicondutores para eletrônica de potência

Semicondutores utilizados em eletrônica de potência:

Semicondutores para eletrônica de potência

Semicondutores para eletrônica de potência

Revisão - BJT

BJT – Transistor bipolar de junção

http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electro/mnueltro.html

Revisão - BJT

BJT x FET

FET – Transistor de efeito de campo

FET

JFET: Operação básica.

http://jas.eng.buffalo.edu/

FET

JFET canal n e canal p

S2

R7

R8

Q2

R9

R10

Q1

3524

Positivo da Fonte Auxiliar

+ Vaux

11

12

Aplicação do JFET

FET

MOSFET

MOSFET tipo Depleção

MOSFET – Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

MOSFET: Operação básica.

MOSFET tipo Depleção

http://jas.eng.buffalo.edu/

MOSFET

MOSFET: Operação básica.

MOSFET tipo Depleção

MOSFET

MOSFET tipo Depleção

MOSFET

MOSFET tipo Intensificação

Canal n

MOSFET

MOSFET de potência

ID

iDDSV+

-G

S

GSV

D

+

-

90%V

50%

10%

50%

GS

T1

90%

10%90%

10%

(V )DD

VDS

ID

t r

t on

tD(on) t D(off) t f

(V )DD

LR

V

DD

S50

G

VD

V

Comutação do MOSFET com carga resistiva

MOSFET de potência

50S

G

DD

R

V

DI RL

D

Comutação do MOSFET com carga indutiva

MOSFET de potência

Classificação das perdas: 1.  Condução;

2.  Comutação: •  Entrada em condução e bloqueio;

•  Onde:

2( ) ( )

oncond ds on d on

tP r iT

= ⋅ ⋅

( ) ( ) ( )2com r f d on ds offfP t t i v= + ⋅ ⋅

f on

r off

t tt t

≅

≅

MOSFET de potência

Dados de catalogo:

MOSFET de potência

Quando usar MOSFET: 1.  Freqüências altas (acima de 50 kHz); 2.  Tensões muito baixas (< 500 V); 3.  Potências baixas (< 1 kW).

MOSFET de potência

Teste de MOSFETs

Demo

Demo: •  Teste de MOSFETs com multímetro.

IGBT

Características de BJT e MOSFET

IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor

Classificação das perdas: 1.  Condução;

2.  Comutação: •  Entrada em condução e bloqueio;

( )cond C CEsat B BEsat onP i V i V t f= ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅

( )12com r fP t t I E f= + ⋅ ⋅ ⋅

Detalhamento do cálculo de perdas

0

IGBT

Quando usar IGBT: 1.  Freqüências baixas (menor que 50 kHz); 2.  Tensões altas (> 500 V); 3.  Potências altas (> 1 kW).

IGBT

Quando usar IGBT: 1.  Freqüências baixas (menor que 50 kHz); 2.  Tensões altas (> 500 V); 3.  Potências altas (> 1 kW).

www.irf.com

IGBT

Encapsulamentos:

www.semikron.com.br

IGBT

Encapsulamentos:

www.irf.com

IGBT

Dados de catalogo:

IGBT

Teste de IGBTs

Demo

Demo: •  Teste de IGBTs com multímetro.

BJT x MOSFET x IGBT

MOSFET IGBT BJT Tipo de comando Tensão Tensão Corrente

Potência do comando Mínima Mínima Grande

Complexidade do comando Simples Simples Média

Densidade de corrente

Elevada em baixas tensões e Baixa em altas

tensões

Muito elevada Média

Perdas de comutação Muito baixa Baixa para Média Média para Alta

Próxima aula

Semicondutores para eletrônica de potência: •  Dimensionamento e especificação de semicondutores.

www.ProfessorPetry.com.br