¿Qué es un semiconductor de potencia?
Un semiconductor de potencia es un dispositivo tipo interruptor utilizado principalmente para controlar y convertir la energía eléctrica en circuitos electrónicos. En general, estos dispositivos hacen uso de las propiedades electrónicas que se encuentran en los elementos semiconductores, como el arseniuro de galio, el germanio y el silicio. También llamados dispositivos de alimentación, estos dispositivos generalmente pueden disipar más de un vatio de potencia durante la operación estándar. Por lo general, se los conoce como circuitos integrados de potencia cuando se aplican en circuitos integrados, que pueden contener millones de dispositivos unidos en un solo semiconductor.
En su mayor parte, la forma básica de un dispositivo semiconductor de potencia se desarrolló durante la década de 1950. Al ingeniero Robert N. Hall se le atribuye la invención del dispositivo. Hecho de germanio, estos primeros dispositivos generalmente tenían una clasificación actual de aproximadamente 35 amperios y una capacidad de voltaje de aproximadamente 200 voltios. Compare eso con los semiconductores de potencia modernos, que con frecuencia manejan miles de amperios y miles de voltios.
Existen varios tipos de dispositivos semiconductores de potencia, incluido un diodo de potencia, un transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal (MOSFET), un tiristor y un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). Los diodos de potencia generalmente están hechos de componentes electrónicos de dos terminales. Típicamente transportan corrientes eléctricas en dirección hacia adelante y evitan que la corriente llegue en dirección inversa. A diferencia de sus homólogos de semiconductores de baja potencia, son capaces de transmitir un volumen significativo de corriente.
Los MOSFET de potencia son uno de los tipos de aplicaciones de semiconductores de potencia de bajo voltaje más utilizados. Por lo general, tienen menos de 200 voltios y se utilizan para controladores de motor, fuentes de alimentación y convertidores CC a CC. Al igual que un diodo de potencia, un MOSFET de potencia está equipado habitualmente para transportar cantidades considerables de energía eléctrica. A menudo son más eficientes a voltajes más bajos y poseen altas velocidades de conmutación que otros tipos de semiconductores de potencia.
Un tiristor es un tipo de semiconductor de potencia utilizado en todo, desde atenuadores de interruptores de luz y sistemas de control de presión hasta controles de velocidad del motor y reguladores de nivel de líquido. Formados por cuatro capas, se componen de materiales alternos de tipo P y tipo N, y comúnmente tienen tres electrodos. A menudo están diseñados para controlar un volumen considerable de energía utilizando una pequeña corriente o voltaje de activación.
Un semiconductor de potencia de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es un dispositivo diseñado para apagarse y encenderse rápidamente. Considerado como un tipo de semiconductor de potencia altamente eficiente, los IGBT se utilizan con frecuencia en sistemas de aire acondicionado y automóviles eléctricos. Los sistemas estéreo que contienen amplificadores de conmutación a veces también usan IGBT para ayudar a sintetizar formas de onda complejas.