Transistor de potencia:todo lo que necesita saber

Piense en un sistema de suministro de energía que proporcione altos niveles de potencia. Tal unidad requiere amplificadores de potencia para entregar la cantidad justa de corriente. Aquí es donde un transistor de potencia es útil.

En OurPCB, tenemos todos los conocimientos clave sobre cualquier tipo de transistor. No obstante, el énfasis estará en los transistores de potencia para esta guía. Además, explicará el principio operativo, los pros y los contras, entre otras ideas clave.

¿Qué es el transistor de potencia?

Fig. 1:un ingeniero electrónico trabajando en una placa de circuito

Es un tipo de transistor que es clave en la conmutación y amplificación de señales electrónicas y energía eléctrica. Encontrará este transistor en sistemas de fuentes de alimentación y amplificadores de alta potencia. Principalmente, es un transistor de unión, pero puede considerarlo como un transistor de efecto de campo semiconductor.

Si bien su estructura es diferente a la de otros transistores, opera bajo el mismo principio.

No obstante, para el transistor de potencia, encontrará características controladas únicas. Por ejemplo, el suministro de corriente de entrada al terminal base lo enciende. Por otro lado, eliminar la señal de control apagará el transistor de potencia.

Tipos de transistores de potencia

Fig. 2:Diferentes tipos de transistores

Los siguientes son los diferentes transistores que son comunes en los circuitos de control de potencia:

Transistor de unión bipolar (BJT)

Este tipo de transistor tiene huecos y electrones como portadores de carga. Por lo tanto, podemos considerar que tiene dos polaridades; de ahí el nombre de transistores bipolares. Es útil como interruptor y amplificador, lo que lo convierte en un importante dispositivo de control de corriente.

Las características del BJT de potencia incluyen:

• Es esencial en el uso de alta potencia.
• Cuenta con una mayor caída de voltaje en estado activo que otros tipos de transistores.
• Una mayor capacidad de carga de corriente.
• Tiene un alto voltaje de ruptura.
• También es más grande que el transistor promedio. Es imperativo permitir que fluya la máxima corriente.

Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET)

Fig. 3:Transistor electrónico MOSFET DPAK

El MOSFET es un tipo de transistor de efecto de campo con tres terminales. Incluyen los terminales de base, fuente y drenaje. El funcionamiento de un MOSFET de potencia se basa principalmente en el ancho de su canal. Por ejemplo, con un ancho de canal amplio, el rendimiento del transistor será óptimo.

Las características de los MOSFET de potencia incluyen:

• El transistor es útil como controlador de voltaje
• Durante el funcionamiento, no necesita corriente de entrada
• También se caracteriza por una alta impedancia de entrada

Transistor de inducción estática

Figura 4:Transistores de potencia

El transistor tiene tres terminales. Además, tiene una frecuencia orientada verticalmente y transmite alta potencia. Tiene una ruptura de voltaje más alta que los transistores de efecto de campo FET convencionales.

Sus propiedades clave incluyen:

• Menor ruido que otros FET
• Baja resistencia terminal
• Se apaga y enciende en segundos
• Cuenta con un canal relativamente corto

Transistor bipolar de puerta aislada (IGBT)

Fig. 5:potentes transistores IGBT

Es una amalgama de un FET y un transistor BJT. La función de este transistor se basa en su puerta desde la cual puede encenderlo o apagarlo. Por lo general, los encontrará en dispositivos electrónicos de potencia, como sistemas de suministro de energía, inversores y convertidores.

Se caracterizan por:

• Una ganancia de potencia relativamente alta,
• Pérdidas significativamente limitadas en la entrada del circuito.

Operación del transistor de potencia

Figura 6:Transistores BJT

Cualquier transistor de potencia bipolar típico (BJT) contará con cuatro zonas de operación. Incluyen:

• Región activa
• Zona de casi saturación
• Zona de saturación fuerte
• Región recortada

Puede tener el transistor en la zona de corte si lo polariza inversamente bajo dos condiciones. Incluyen:

• Conectando su terminal base al terminal negativo y el terminal emisor al terminal positivo,
• Conectando su terminal colector a la terminal negativa y la terminal base a la terminal positiva.

En segundo lugar, el transistor está en un estado inactivo si logra:

• Una polarización directa de la unión base-emisor y una polarización inversa de la región base-colector.

A continuación, su transistor estará en estado de casi saturación cuando polarice hacia adelante la base-emisor y la base-colector. Por último, estará en las regiones de saturación dura cuando reenvíe la polarización de la base-emisor y la base-colector.

Ventajas y desventajas de usar transistores de potencia

Fig. 7:Diferentes tipos de transistores

Ventajas de los transistores de potencia

• Alta densidad de corriente
• Tensión directa baja
• Ganancia de alto voltaje
• Gran ganancia de ancho de banda

Desventajas de los transistores de potencia

• Más ruidoso que otros tipos de transistores
• Son relativamente más complejos de controlar
• Baja estabilidad térmica

Aplicaciones

Fig. 8:Panel de control del amplificador

• Son útiles en relevos
• Esencial en amplificadores de potencia
• También los encontrarás en Convertidores DC-DC
• Útil en circuitos de control de potencia
• Por último, también encuentran uso en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS)

¿Diferencia entre un transistor y un transistor de potencia?

Un transistor es un dispositivo electrónico con una estructura de tres o cuatro terminales. La aplicación de un voltaje de suministro a uno de sus terminales provoca un cambio de corriente en otro terminal. Así, su funcionamiento es sinónimo del funcionamiento de un amplificador o interruptor.

Por el contrario, un transistor de potencia es como un disipador de calor. Es importante para proteger el circuito de daños. Además, es relativamente más grande que el transistor normal promedio.

Conclusión

Como has visto, casi todos los sistemas digitales deben tener un transistor de potencia. Son especialmente importantes en circuitos de conmutación, sistemas de energía y aplicaciones de audio. Además, para cualquier duda, contacta con nosotros.