¿Qué es un Transistor de Potencia?
Los transistores de potencia son transistores con una potencia admisible de 1 W o más en funcionamiento.
Se utilizan en equipos eléctricos que funcionan con grandes corrientes. Las principales funciones de los transistores de potencia son la amplificación de la corriente, la conmutación y la rectificación de la corriente alterna.
Debido a las grandes corrientes que manejan, generan mucho calor durante su funcionamiento, y algunos productos tienen carcasas de metal resistente al calor o llevan aletas anexas para disiparlo. Hay varios tipos de Transistores de Potencia, de los cuales los transistores bipolares de potencia, los MOSFET y los IGBT son ejemplos típicos.
Usos de los Transistores de Potencia
Los transistores de potencia se utilizan para aplicaciones como la conmutación y la amplificación de corriente en equipos eléctricos que requieren una gran corriente para funcionar. Las aplicaciones típicas incluyen electrodomésticos como aires acondicionados, frigoríficos y lavadoras, generación de energía solar y vehículos eléctricos.
Dependiendo de la aplicación, hay que tener en cuenta la corriente y la tensión admisibles, el calor generado durante el funcionamiento y el tamaño. Si el uso previsto es para productos que deben funcionar con gran precisión, también hay que tener en cuenta la velocidad de conmutación y otros factores, como la velocidad de conmutación de la corriente que circula por el circuito y la amplificación de la corriente.
Principios de Funcionamiento de los Transistores de Potencia
El principio de funcionamiento de los transistores de potencia depende del tipo, por ejemplo, transistores bipolares, MOSFET e IGBT.
1. Transistor Bipolar
Un transistor bipolar es un transistor con una estructura formada por tres capas de semiconductores de tipo N y P unidas entre sí. Los semiconductores que componen el transistor bipolar tienen terminales que salen de cada semiconductor, que se denominan “base”, “emisor” y “colector”.
Si se aplica una tensión al emisor y al colector, circula una gran corriente entre el emisor y el colector cuando en la base circula una corriente.
2. MOSFET
Un MOSFET es un transistor con una estructura similar a la de un transistor bipolar. Los terminales se denominan “fuente”, “drenaje” y “puerta”.
Cuando se aplica una tensión a la puerta, fluye una corriente entre la fuente y el drenador. Debido a su capacidad de conmutación a alta velocidad, estos transistores se utilizan en productos que requieren un control rápido.
3. IGBT
Los IGBT son transistores con una estructura similar a los dos anteriores. Los terminales se denominan “puerta”, “emisor” y “colector”.
La estructura es una combinación del emisor y el colector de un transistor bipolar y la puerta adoptada de un MOSFET. Es un tipo de transistor flexible que combina las ventajas de los dos anteriores.
Tipos de Transistores de Potencia
Existen dos tipos principales de transistores de potencia: los transistores bipolares y los transistores de efecto electrolítico. Tenga en cuenta que el término “transistor” se refiere generalmente a los transistores bipolares.
1. Transistor Bipolar
Los transistores bipolares son dispositivos controlados por corriente. Los hay de tipo NPN y PNP, dependiendo de cómo estén apilados los semiconductores. Generalmente tienen tres terminales, dos vías para la corriente de salida (entrada y salida) y una entrada que controla la corriente de salida.
Se suelen utilizar circuitos con el emisor conectado a tierra, con la señal de entrada en la base (B), la alimentación + en el colector (C) y el emisor (E) conectado a tierra. El factor de amplificación de corriente continua de los transistores bipolares se expresa como β o hFE y oscila entre decenas y 200. También existen Transistores de Potencia con estructura Darlington que ganan β (en este caso β se sitúa entre las centenas y los millares).
2. Transistores de Efecto de Campo
Por otro lado, los transistores de efecto campo son dispositivos controlados por tensión; vienen en estructuras de canal N o P.
Suelen tener tres terminales, dos vías para la tensión de salida (entrada y salida) y una entrada que controla la tensión de salida. Se suele utilizar un circuito fuente-tierra, con la señal de entrada en la puerta (G), la alimentación + en el drenaje (D) y la fuente (S) conectada a tierra.
El factor de amplificación de tensión continua de un transistor de efecto electrolítico se expresa en términos de conductancia mutua (gm). En términos de características de conmutación, es superior al transistor de Potencia y es un dispositivo de conmutación utilizado a menudo en fuentes de alimentación conmutadas.
Más Información sobre los Transistores de Potencia
Identificación de los Transistores NPN y PNP
Si falla un transistor, que se suele utilizar en las secciones de salida y alimentación, la salida del circuito puede perderse o volverse inestable. Por lo tanto, es importante comprobar si el transistor ha fallado.
1. Transistor NPN
Para los transistores NPN (2SC o 2SD), compruebe lo siguiente
- Base (B) positiva, continuidad hacia el colector (C) y sin comunicación en sentido inverso
- Base (B) positiva, continuidad a emisor (E) y sin continuidad en sentido inverso
- Colector (C) – emisor (E) no conductor en ninguna dirección
Si los tres se mantienen, el transistor está bien.
2. Transistores PNP
En el caso de un transistor PNP (2SA o 2SB), el sentido inverso es verdadero, compruebe lo siguiente
- Colector (C) positivo, conductor hacia la base (B) y no conductor en el sentido inverso
- Emisor (E) positivo, conductor hacia la base (B) y no conductor en el sentido inverso
- Colector (C) – emisor (E) no conductores en ambos sentidos
Si se cumplen estas tres condiciones, el transistor es correcto. Tenga en cuenta que esta prueba no se puede utilizar para los transistores Darlington.
Cuando el comprobador se utiliza en el rango de continuidad, el lado rojo es negativo y el negro positivo. Preste atención a la polaridad de la tensión de prueba en los cables del comprobador. Además, desconecte siempre la fuente de alimentación y los cables de entrada y salida de los objetos que no se van a probar antes de realizar la prueba.