Eletrônica de potencia Aula 02- Intro Semicondutores de Potência

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EEN502.1
FUNDAMENTOS DE 
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
AULA 01 – SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA: DIODO
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SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA
• Diodos de potência
• Tiristores
• Retificador Controlado de Silício (SCR)
• Tiristor de Desligamento pelo Gatilho (GTO)
• Transistores Bipolares de Junção (BJT)
• MOSFETs de potência
• Transistores Bipolares de Porta Isolada (IGBT)
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Dispositivo Simbologia Tensão/Corrente Características de Controle
Diodos 5000[V]/10000[A]
• Disparo e Desligamento não 
Controlados 
SCR 
Silicon Controlled
Rectifier
5000[V]/5000[A]
• Dispara por Corrente Injetada no Gate 
• Bloqueia somente no zero crossing da 
corrente
• Necessidade de Pulso no Gate
GTO 
Gate Turn off Thyristor
4500[V]/1000[A]
Módulos:
9000[V]/9000[A]
• Dispara por Corrente Injetada no Gate 
• Bloqueia por Corrente Extraída no Gate
• Necessidade de Pulso no Gate
• Pode ser Simétrico ou Assimétrico
IGBT 
Insulated Gate Bipolar 
Transistor
2200[V]/400[A]
• Dispara por Tensão Positiva no Gate 
• Bloqueia por Tensão Negativa no Gate
• Necessidade de Sinal Contínuo no Gate
• Assimétrico
APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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APLICAÇÃO DOS SEMICONDUTORES
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DIODO IDEAL
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Chave controlada por tensão
Polarizado Diretamente
Chave Fechada
Polarizado Reversamente
Chave Aberta
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A FÍSICA DOS SEMICONDUTORES
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SEMICONDUTORES DOPADOS
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Material do Tipo P
Portadores Majoritários: 
Lacunas
Portadores Minoritários:
Elétrons
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SEMICONDUTORES DOPADOS
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Material do Tipo N
Portadores Majoritários: 
Elétrons
Portadores Minoritários:
Lacunas
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ESTRUTURA DO DIODO
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FORMAÇÃO DA REGIÃO DE 
DEPLEÇÃO
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DIODO POLARIZADO REVERSAMENTE
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DIODO POLARIZADO DIRETAMENTE
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DIODO
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CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO
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DIODO IDEAL
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Região de condução
Chave Fechada
Região de não condução
Chave Aberta
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COMPORTAMENTO DINÂMICO
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trr = tempo de 
recuperação reversa 
(reverse recovery time)
Durante o trr o diodo 
comporta-se como um 
curto e não consegue 
bloquear a tensão 
reversa
Parâmetro importante 
para aplicações de 
chaveamento em alta 
frequência!
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COMPORTAMENTO DINÂMICO
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Corrente
Tensão
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COMPORTAMENTO DINÂMICO
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Corrente
Tensão
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TIPOS DE DIODO DE POTÊNCIA
• Diodos padrão ou de uso geral
• Tempo de recuperação elevado (25µs)
• Utilizados em retificadores que não nessecitam
recuperação rápida (50/60 Hz)
• Diodos de recuperação rápida
• Tempo de recuperação baixo (<5µs)
• Utilizados em conversores CC/CC ou CC/CA de alta
frequência (20 kHz)
• Diodos Schottky
• Queda de tensão direta baixa (0,3 V)
• Tempo de recuperação baixo, perdas de recuperação
baixas
• Suportam baixas tensões reversas (100 V)
• Fontes de baixa tensão e altas correntes
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TIPOS DE DIODO DE POTÊNCIA
• Diodos SiC (Carbeto de Silício)
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SiC – SBD = Silicon Carbide 
– Shottky Barrier Diode
Si – FRD = Silicon – Fast
Recovery Diode
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TIPOS DE DIODO DE POTÊNCIA
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PARÂMETROS - DATASHEET
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• VRRM – Valor máximo da Tensão de Pico Reversa Repetitiva
• VDRM ou VF - Valor máximo da Tensão de Pico Direta Repetitivo
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PARÂMETROS - DATASHEET
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• IF(rms) – Valor máximo de Corrente eficaz Direta
• IF(av) – Valor médio da Corrente Direta
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PROTEÇÃO DO DIODO
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Um diodo deve ser protegido contra: 
• Sobretensão :
Se a tensão exceder a tensão de ruptura o diodo dispara 
e o resultado são correntes muito altas. 
Medida de Proteção: Especificar o diodo com 
VRRM = 1.2* VRRM(nominal)
• Sobrecorrente :
A corrente deve ser mantida nos valores nominais para 
não causar danos ao diodos
Medida de Proteção: Utilizar Fusíveis para assegurar 
que a corrente do diodo não exceda um nível que eleve 
a temperatura acima do valor máximo. 
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REFERÊNCIAS
• Robert L. Boylestad e Louis Nashelsky. 
“Dispositivos eletrônicos e Teoria de 
Circuitos”, 11ª Ed., 2013, Pearson. 
Capítulo 1.
• Muhammad H. Rashid. “Eletrônica de 
Potência: Dispositivos, circuitos e 
aplicações”, 4ª Ed., 2015, Pearson. 
Capítulos 1 e 2.
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