PREGUNTAS DE REPASO4.2 Cules son los tipos de BJT?Transistor NPN y Transistor PNP4.4 Cules son las caractersticas de entrada de los transistores NPN?Aunque hay tres configuraciones posibles: colector comn, base comn y emisor comn, la configuracin emisor comn, que se ve en la figura 4.4a para un transistor NPN, es la que generalmente se utiliza en aplicaciones de conmutacin. En la figura 4.4b se muestran las caractersticas tpicas de entrada de corriente de base le en funcin del voltaje base-emisor VBE.

4.6 Cules son las tres regiones de operacin de los BJT?Hay tres regiones de operacin de un transistor: de corte, activa y de saturacin. En la regin de corte, el transistor est abierto o apagado, la corriente de base no es suficiente para saturarlo, y las dos uniones estn polarizadas inversamente. En la regin activa, el transistor acta como un amplificador, en el que la corriente de base se amplifica una ganancia determinada, y el voltaje colector-emisor disminuye al aumentar la corriente de base. La unin colector-base (CBJ) est polarizada inversamente, y la unin colector-emisor (BEJ) tiene polarizacin directa. En la regin de saturacin, la corriente de base es suficientemente alta como para que el voltaje colector-emisor sea bajo, y el transistor acta como un interruptor. Las dos uniones (CBJ y BEJ) tienen polarizacin directa. La caracterstica de transferencia, que es una grfica de VCE en funcin de lB, se muestra en la figura 4.5.

4.8 Cul es la diferencia entre beta (), y beta forzada (F) de los BJT?F = ICS/ IBSEn el caso normal, el circuito se disea para que IB sea mayor que IBS. La relacin de ICS a IB se llama forzada:forzada = ICS/ IBPor lo tanto: F > forzada4.10 Qu es el factor de sobreexcitacin de los BJT?En el caso normal, la corriente de base es mayor que la necesaria para saturar al transistor. El resultado es que el exceso de carga debido a los portadores minoritarios se almacena en la regin de la base. Mientras mayor sea el factor de sobresaturacin (ODF), ms alta ser la cantidad de carga adicional almacenada en la base. Esa carga adicional, llamada carga de saturacin, es proporcional al exceso de excitacin de la corriente de base y la corriente Ie correspondiente es Ie = Ie Ics/ = ODF IBS - IBS = IBS(ODF - 1)4.12 Cul es la causa del tiempo de retardo en los BJT?A causa de las capacitancias internas, el transistor no se enciende al instante. La figura 4.9 ilustra las formas de onda y los tiempos de conmutacin. Cuando el voltaje de entrada VB aumenta de cero a V1 y la corriente de base aumenta a IB1, la corriente de colector no responde de inmediato. Hay un retardo, llamado tiempo de retardo td, para que haya un flujo de corriente por el colector. Este retardo se requiere para cargar la capacitancia de la unin BEJ hasta el voltaje de polarizacin directa VBE (unos 0.7 V).

4.14 Cul es la causa del tiempo de subida en los BJT?Despus de ese retardo, la corriente de colector sube hasta el valor les de estado permanente. El tiempo de subida t, depende de la constante de tiempo determinada por la capacitancia de la unin BEJ.

4.16 Cul es el modo de saturacin de los BJT?En la regin de saturacin, la corriente de base es suficientemente alta como para que el voltaje colector-emisor sea bajo, y el transistor acta como un interruptor. La saturacin de un transistor se puede definir como el punto arriba del cual todo aumento en la corriente de base no aumenta en forma apreciable la corriente de colector.4.18 Qu es el tiempo de apagado de los BJT?El tiempo de apagado o tiempo de desactivacin, toff, es la suma del tiempo de almacenamientots y el tiempo de cada trtapag = ts + tr4,20 Qu es una RBSOA de los BJT?rea de operacin segura en polarizacin inversa (RBSOA, de reverse-biased safe operating area). Durante el tiempo de apagado, el transistor debe sostener una gran corriente y un alto voltaje, en la mayor parte de los casos con polarizacin inversa de base a emisor. El voltaje de colector a emisor debe mantenerse en un nivel seguro, a un valor especificado de corriente de colector, o menos. Los fabricantes proporcionan, como RBSOA, los lmites de le- V CE durante el apagado con polarizacin inversa.4.22 Qu es la segunda avalancha de los BJT?Segunda avalancha (SB, de second breakdown). La segunda avalancha o avalancha secundaria, que es un fenmeno destructivo, se debe al flujo de corriente por una pequea porcin de la base, que produce puntos calientes localizados. Si la energa de esos puntos calientes es suficiente, el calentamiento localizado excesivo puede daar al transistor. As, la avalancha secundaria se debe a una avalancha trmica localizada debido a altas concentraciones de corriente. La concentracin de corriente se puede deber a defectos en la estructura del transistor. La SB se presenta con ciertas combinaciones de voltaje, corriente y tiempo. Debido a que interviene el tiempo, la avalancha secundaria es bsicamente un fenmeno dependiente de la energa.4.24 Qu es un MOSFET?Un MOSFET de potencia es un dispositivo controlado por voltaje, y slo requiere una pequea corriente de entrada. La velocidad de conmutacin es muy alta, y los tiempos de conmutacin son del orden de nanosegundos. Los MOSFET de potencia estn encontrando aplicaciones cada vez ms numerosas en convertidores de baja potencia y alta frecuencia.4.26 Cules son las diferencias entre los MOSFET tipo de incremental y los de tipo decremental?Ya que un MOSFET de decremental permanece activo con cero voltaje de compuerta, mientras que un MOSFET de tipo incremental permanece apagado con cero voltaje de compuerta, en general los MOSFET de tipo incremental se usan como dispositivos de conmutacin en la electrnica de potencia.4.28 Qu es el voltaje umbral de los MOSFET?Es el valor mnimo que debe tener VGS para activar el MOSFET. Si VGS es mayor o igual a un valor llamado voltaje umbral o voltaje de entrada, VT, se acumula una cantidad suficiente de electrones para formar un canal n virtual, y la corriente circula del drenaje a la fuente.4.30 Cul es el modelo de conmutacin de los MOSFET de canal n?

4.32 Cules son las caractersticas de salida de los MOSFET?

4.34 Por qu los MOSFET no requieren voltaje negativo de compuerta durante su apagado?Porque no tienen problema de segunda avalancha, y no necesitan voltaje negativo de compuerta durante el apagado.4.36 Cul es el tiempo de encendido de los MOSFET?El retardo de encendido ttd(enc) es el tiempo necesario para cargar la capacitancia de entrada hasta el valor del voltaje umbral. El tiempo de subida t, es el tiempo de carga de la compuerta, desde el nivel de umbral hasta el voltaje total de compuerta Vesp, que se requiere para activar al transistor hasta la regin lineal.

4.38 Qu es un SIT?Un SIT es un dispositivo para alta potencia y alta frecuencia. Desde la invencin de los dispositivos estticos de induccin, por J. Nishizawa en Japn, la cantidad de dispositivos en esta familia est creciendo. En esencia, es la versin del tubo triodo al vaco, pero en estado slido. 4.40 Cules son las desventajas de los SIT? Alta capacidad de voltaje4,42 Cules son las caractersticas de transferencia de los IGBT?

4.44 Cules son las ventajas y las desventajas de los IGBT? Bajo voltaje en estado encendido Poca potencia en la compuerta 4.46 Qu problemas de operacin en paralelo tienen los BJT?Los transistores se conectan en paralelo si un dispositivo no puede manejar la demanda de corriente de la carga. Para compartir corrientes iguales, los transistores deben estar pareados en ganancia, transconductancia, voltaje de saturacin, tiempo de encendido y tiempo de apagado. En la prctica no siempre es posible cumplir con estos requisitos. Se puede obtener una particin razonable de corriente (45 a 55% con dos transistores) conectando resistores en serie con las terminales de emisor (o de fuente), como se ve en la figura 4.32.

4.48 Qu problemas de operacin en paralelo tienen los IGBT?Los IGBT requieren cuidados especiales para parear sus caractersticas, debido a las variaciones de los coeficientes de temperatura con la corriente de colector.4.50 Qu problemas de operacin en serie tienen los MOSFET?Los transistores pueden funcionar en serie, para aumentar su capacidad de manejo de voltaje. Es muy importante que los transistores conectados en serie se enciendan y apaguen en forma simultnea. De no ser as, el dispositivo ms lento en el encendido, y el ms rpido en el apagado, pueden quedar sujetos al voltaje total del circuito de colector a emisor (o de drenaje a fuente), y ese dispositivo en particular se puede destruir por el alto voltaje.4.52 Qu objeto tiene el amortiguador en paralelo con los transistores?En el caso normal se requieren circuitos de proteccin para mantener a las tasas dv/dt de operacin dentro de los lmites admisibles del transistor. La red RC a travs del transistor se llama circuito amortiguador, o amortiguador en paralelo.

PREGUNTAS DE REPASO10.2 Qu es un rectificador controlado?Es un circuito rectificador que vara el voltaje de salida. Los diodos rectificadores proporcionan slo un voltaje de salida fijo. Para obtener voltajes de salida controlados, se usan tiristores con control por fase en lugar de diodos.10.4 Qu es un control de convertidores por ngulo de retardo?Al variar el ngulo de retardo de 0 a , se puede variar el voltaje promedio de salida desdeVm/ hasta 0.10.6 Qu es un convertidor completo? Trace dos circuitos de convertidor completo.Un convertidor completo es uno de dos cuadrantes, y la polaridad de su voltaje de salida puede ser positiva o negativa. Sin embargo, la corriente de salida del convertidor completo slo tiene una polaridad.

10.8 Cul es el principio de control por fase?Un tiristor controlado por fase se activa aplicando un pulso corto a su compuerta, y se desactiva por conmutacin natural o de lnea; en caso de que la carga sea muy inductiva, se desactiva disparando otro tiristor del rectificador durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada.10.10 Por qu el factor de potencia de los semiconvertidores es mejor que el de los convertidores completos?En forma parecida al semiconvertidor monofsico, el trifsico opera en el primer cuadrante, y tiene un FP de entrada mejor que el del convertidor completo.El diodo de corrida libre proporciona una trayectoria para la continuidad de la corriente en la carga, y tiene mejor FP que el del convertidor completo.10.12 Por qu se requiere un inductor de corriente circulante en los convertidores duales?Como los voltajes instantneos de salida de los dos convertidores estn fuera de fase, puede haber una diferencia instantnea de voltajes, que puede producir una corriente circulante entre los dos convertidores. Esta corriente circulante no puede pasar por la carga, y en el caso normal se limita con un reactor de corriente circulante Lr, como se ve en la figura siguiente

10.14 Cmo se relaciona el ngulo de retardo de un convertidor con el del otro convertidor en un sistema de convertidor dual?Los convertidores duales se usan, en el caso normal, en propulsores de velocidad variable de alta potencia. Si l y 2 son los ngulos de retardo de los convertidores 1 y 2, respectivamente, los voltajes promedio correspondientes de salida son Vcd1 y Vcd2.Los ngulos de retardo se controlan de modo que un convertidor funcione como rectificador y el otro como inversor; pero ambos convertidores producen el mismo voltaje de salida. La figura 10.3b muestra las formas de onda de salida para dos convertidores, cuando los dos voltajes promedio de salida son iguales. La figura 10.3c muestra las curvas caractersticas v-i de un convertidor dual.

10.16 Qu es el modo de rectificacin de los convertidores?Se dice que el convertidor se opera en modo de rectificacin. Durante el periodo de a + , el voltaje de entrada Vs es negativo y la corriente de alimentacin is es positiva, y pasa potencia inversa de la carga a la fuente.10.18 Cul es la frecuencia de la armnica de orden menor en los convertidores trifsicos completos?La armnica de orden menor es la tercera. Es difcil filtrar y separar una corriente armnica de orden bajo.10.20 Cmo se activan y desactivan los tiristores apagados por compuerta?Un tiristor controlado por fase se activa aplicando un pulso corto a su compuerta, y se desactiva por conmutacin natural o de lnea; en caso de que la carga sea muy inductiva, se desactiva disparando otro tiristor del rectificador durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada. 10.22 Qu es una conmutacin forzada? Cules son las ventajas de la conmutacin forzada para los convertidores de ca a cd?La conmutacin forzada es una tcnica con el cual se puede mejorar el FP de entrada y reducir los niveles de armnicas. Entre las ventajas principales estn: Se pueden modular la corriente o el voltaje, generando menor contaminacin por armnicas. Se puede controlar el FP, y hasta se puede hacer que est en adelanto. El circuito se puede construir como rectificador de fuente de voltaje o de fuente de corriente. El FP se puede invertir invirtiendo la corriente en el enlace de cd.10.24 Qu es control de convertidores por ngulo simtrico?El control por ngulo simtrico permite el funcionamiento de un cuadrante, y la figura 10.7a muestra un semiconvertidor monofsico con interruptores SI y S2 a conmutacin forzada.

10.26 Qu es control de un convertidor por modulacin de ancho de pulso sinusoidal?En el control por Modulacin por ancho de pulso (PWM), los interruptores del convertidor se abren y cierran varias veces durante un medio ciclo, y el voltaje de salida se controla haciendo variar el ancho de los pulsos.10.28 Cmo se vara el voltaje de salida de un convertidor con control de fase?El voltaje .de salida de los rectificadores de tiristor se vara controlando el ngulo de retardo o de disparo de los tiristores.10.30 El ngulo de conmutacin, depende del ngulo de retardo de los convertidores?La cada de voltaje no depende del ngulo de retardo (1 bajo operacin normaL Sin embargo, el ngulo de conmutacin (o de traslape) s vara con el ngulo de retardo. Al aumentar el ngulo de retardo, el ngulo de traslape disminuye.10.32 El factor de potencia de entrada de los convertidores, depende del factor de potencia de la carga?Si se compara el FP de dos ejemplos, con la nica diferencia de que en uno de ellos la carga sea puramente resistiva, se apreciara que el FP de la entrada depende del FP de la carga.