Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es un diodo de potencia?
Un diodo de potencia es un tipo de diodo que se utiliza comúnmente en circuitos de electrónica de potencia. Al igual que un diodo normal, un diodo de potencia tiene dos terminales y conduce la corriente en una dirección. Un diodo de potencia varía en construcción de un diodo estándar para permitir esta clasificación de corriente más alta.
Para comprender mejor en qué se diferencia un diodo de potencia de un diodo normal, revisemos cómo funciona un diodo estándar.
Los diodos son el dispositivo semiconductor más simple que tiene solo dos capas, dos terminales y una unión.
Los diodos de señal ordinarios tienen una unión formada por un semiconductor de tipo p y un semiconductor de tipo n , el conductor que une el tipo p se llama ánodo y el otro conductor lateral que une el tipo n se llama cátodo.
La siguiente figura muestra la estructura de un diodo ordinario y su símbolo. 
Los diodos de potencia también son similares a los diodos regulares, aunque varían ligeramente en su construcción.
En los diodos regulares (también conocidos como «diodos de señal»), el nivel de dopaje de ambos lados P y N es el mismo y, por lo tanto, obtenemos una unión PN , pero en los diodos de potencia, tenemos una unión formada entre un P + y un P + fuertemente dopados . una N ligeramente dopada – la capa que crece epitaxialmente sobre una capa de N + fuertemente dopada . Por lo tanto, la estructura se ve como se muestra en la figura siguiente.
La N – capa es la característica clave del diodo de potencia que lo hace adecuado para aplicaciones de alta potencia. Esta capa está muy ligeramente dopada, casi intrínseca y, por lo tanto, el dispositivo también se conoce como diodo PIN , donde i significa intrínseco.
Como podemos ver en la figura anterior que la neutralidad de la carga neta de la carga de espacio región aún se mantiene como fue el caso en el diodo de señal, pero el espesor de la región de carga espacial es bastante alto y profundamente penetrado en el N – región.
Esto se debe a su ligera concentración de dopaje, ya que sabemos que el grosor de la región de carga espacial aumenta con una disminución de la concentración de dopaje.
Este mayor grosor de la región de agotamiento o la región de carga espacial ayuda al diodo a bloquear un voltaje de polarización inversa más grande y, por lo tanto, a tener un voltaje de ruptura mayor.
Sin embargo, la adición de este N – capa aumenta significativamente la resistencia óhmica del diodo que conduce a una mayor generación de calor durante el estado de conducción de reenvío. Por lo tanto, los diodos de potencia vienen con varios soportes para una adecuada disipación del calor.
VI Características de los diodos de potencia
La siguiente figura muestra las características vi de un diodo de potencia que es casi similar a la de un diodo de señal. 
En diodos de señal para directa, una región polarizada, la corriente aumenta exponencialmente; sin embargo, en diodos de potencia, la alta corriente directa conduce a una alta caída óhmica que domina el crecimiento exponencial y la curva aumenta casi linealmente.
El voltaje inverso máximo que puede soportar el diodo está representado por V RRM , es decir, voltaje repetitivo inverso pico.
Por encima de este voltaje , la corriente inversa se vuelve muy alta abruptamente y como el diodo no está diseñado para disipar una cantidad tan alta de calor, puede destruirse. Este voltaje también se puede llamar voltaje inverso de pico (PIV).
Características de recuperación inversa de los diodos de potencia
La figura muestra la característica de recuperación inversa de un diodo de potencia . Siempre que se apaga el diodo, la corriente decae de I F a cero y continúa en dirección inversa debido a las cargas almacenadas en la región de carga espacial y la región de semiconductores.
Esta corriente inversa alcanza un pico I RR y nuevamente comienza a acercarse al valor cero y finalmente, el diodo se apaga después del tiempo t rr .
Este tiempo se define como tiempo de recuperación inversa y se define como el tiempo entre el instante en que la corriente directa llega a cero y el instante en que la corriente inversa cae al 25% de I RR . Después de este tiempo, se dice que el diodo alcanza su capacidad de bloqueo inverso.
En la figura anterior, vemos que 
t a → tiempo en que se elimina la carga de la región de agotamiento
t b → tiempo en que se elimina la carga de la región de semiconductores
También de la figura, podemos decir que 
Dónde, 
es la tasa de cambio de la corriente inversa.
La zona delimitada por la región triangular en la figura anterior representa la carga total almacenada o carga de recuperación inversa, Q R . Por tanto, podemos escribir 
Ahora, porque 
, poniendo la ecuación 1 y combinando con la ecuación 2, obtenemos 
Poniendo la ecuación 3 en la ecuación 1 para , obtenemos 
De la ecuación. 3 y 4 podemos ver que t rr e I RR dependen de Q Rque a su vez depende de la corriente del diodo inicial hacia delante I F .
Otro parámetro interesante se define para los diodos de potencia a partir de sus características de apagado conocidas como Factor de Suavidad (factor S) definido como la relación de los tiempos t b y t a .
Por lo tanto, 
si un diodo tiene un factor S igual a la unidad, se lo conoce como diodo de recuperación suave y para el factor S menor que la unidad, se lo conoce como diodos de recuperación rápida o rápida.
El factor S indica indirectamente el voltaje transitorio que se produce al apagar el diodo. Un factor S bajo implica una sobretensión transitoria alta, mientras que un factor S alto implica una tensión inversa oscilatoria baja.
La pérdida total de energía durante el apagado es el producto de la corriente del diodo y el voltaje durante t rr . La mayor parte de la pérdida de energía se produce durante t b .
En una hoja de datos típica de diodos de potencia, los parámetros más importantes dados son I F avg , I F RMS , V RRM , clasificación I 2 t , temperatura de unión T J , t rr , factor S, I RR . Además de estos, también se proporcionan muchos otros parámetros y gráficos.
Los diodos de potencia se pueden clasificar en las siguientes categorías, resumidas en la siguiente tabla, según sus propiedades:
| Escribe | Clasificaciones de voltaje (V RRM ) | Clasificaciones actuales (I F ) | Tiempo de recuperación inverso (t rr ) | Aplicaciones | Observaciones |
| Diodos de uso general | 50-5000 V | 1A a varios miles de amperios | ~ 25 µs | UPS, cargadores de baterías, soldadura, tracción, etc. | – |
| Diodo de recuperación rápida | 50-3000 V | 1A a varios miles de amperios | <5 µs | SMPS, circuitos de conmutación, choppers, calentamiento por inducción | El dopaje se realiza con platino u oro. |
| Diodos Schottky | Hasta 100 V | 1-300 A | ~ ns | Instrumentación y fuentes de alimentación conmutadas de muy alta frecuencia | Unión metal-semiconductor, generalmente Al-Si (tipo n), dispositivo portador mayoritario, por lo tanto, tiempo de apagado muy bajo |
