O que é um semicondutor de potência?
Um semicondutor de potência é um dispositivo semelhante a um interruptor usado principalmente para controlar e converter energia elétrica em circuitos eletrônicos. Em geral, esses dispositivos utilizam as propriedades eletrônicas encontradas em elementos semicondutores, como arseneto de gálio, germânio e silício. Também chamados de dispositivos de energia, esses dispositivos normalmente podem dissipar mais de um watt de energia durante a operação padrão. Eles geralmente são chamados de ICs de potência quando aplicados em circuitos integrados, que podem conter milhões de dispositivos conectados em um único semicondutor.
Na maior parte, a forma básica de um dispositivo semicondutor de potência foi desenvolvida durante a década de 1950. O engenheiro Robert N. Hall é creditado com a invenção do dispositivo. Fabricados a partir de germânio, esses primeiros aparelhos geralmente possuíam uma classificação atual de aproximadamente 35 amperes e uma capacidade de tensão de cerca de 200 volts. Compare isso com os semicondutores de potência modernos, que freqüentemente lidam com milhares de amperes e milhares de volts.
Existem vários tipos de dispositivos semicondutores de potência, incluindo um diodo de potência, um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido de metal (MOSFET), um tiristor e um transistor bipolar de porta isolada (IGBT). Os diodos de potência geralmente são feitos de componentes eletrônicos de dois terminais. Eles normalmente transportam correntes elétricas em uma direção direta e evitam que a corrente venha na direção reversa. Diferentemente de seus equivalentes de semicondutores de baixa potência, eles são capazes de transmitir um volume significativo de corrente.
Os MOSFETs de potência são um dos tipos mais usados de aplicações de semicondutores de baixa tensão. Normalmente, eles têm menos de 200 volts e são usados para controladores de motor, fontes de alimentação e conversores CC para CC. Como um diodo de energia, um MOSFET de energia costuma ser equipado para transportar quantidades consideráveis de energia elétrica. Eles geralmente são mais eficientes em tensões mais baixas e possuem altas velocidades de comutação do que outros tipos de semicondutores de potência.
Um tiristor é um tipo de semicondutor de potência usado em tudo, desde reguladores de luz e sistemas de controle de pressão até controles de velocidade do motor e reguladores de nível de líquido. Compostos em quatro camadas, eles são compostos de materiais alternativos do tipo P e N, e geralmente possuem três eletrodos. Eles geralmente são projetados para controlar um volume considerável de energia usando uma pequena corrente ou tensão de disparo.
Um semicondutor de potência com transistor bipolar de porta isolada (IGBT) é um dispositivo projetado para desligar e ligar rapidamente. Considerado um tipo altamente eficiente de semicondutor de potência, os IGBTs são freqüentemente usados em sistemas de ar condicionado e carros elétricos. Os sistemas estéreo que contêm amplificadores de comutação às vezes também usam IGBTs para ajudar a sintetizar formas de onda complexas.