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Ingeniería de Control Clásico: Transistores MOS de Potencia - Metal Oxido de Silicio (MOS), Diapositivas de Electrónica de Potencia

Instituto Tecnológico de la Costa GrandeElectrónica de Potencia
Prof. Hector Garcia Melchor

Una introducción a los transistores mos de potencia, específicamente al tipo metal oxido de silicio (mos). Se explica su funcionamiento, ventajas, aplicaciones y consideraciones de diseño. El documento destaca la importancia de los mosfet en la electrónica de potencia moderna, incluyendo su uso en fuentes de alimentación conmutadas, controladores de motores y sistemas de energía renovable. También se mencionan los desafíos en el diseño de mosfet de potencia, como la gestión térmica y la prevención de la ruptura térmica.

Tipo: Diapositivas

2024/2025

Subido el 09/02/2025

oswaldo-garcia-nava
oswaldo-garcia-nava 🇲🇽

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Instituto Tecnológico de la Costa Grande
Asignatura: Ingeniería de Control Clásico.
Unidad 1:Semiconductores de Potencia.
Tema: 1.2.2 Metal Oxido de Silicio (MOS).
Docente: Julián del Ángel Pérez.
Integrantes No. De control
Adolfo Castrejón García 20570120
Oswaldo García Nava 21570252
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¡Descarga Ingeniería de Control Clásico: Transistores MOS de Potencia - Metal Oxido de Silicio (MOS) y más Diapositivas en PDF de Electrónica de Potencia solo en Docsity!

Instituto Tecnológico de la Costa Grande

Asignatura: Ingeniería de Control Clásico.

Unidad 1:Semiconductores de Potencia.

Tema: 1.2.2 Metal Oxido de Silicio (MOS).

Docente: Julián del Ángel Pérez.

Integrantes No. De control Adolfo Castrejón García 20570120 Oswaldo García Nava 21570252

INTRODUCTION

  • (^) Los transistores MOS de potencia son realmente fascinantes! En electrónica de potencia aplicada, los MOSFET (transistores de efecto de campo de metal óxido de silicio) juegan un papel crucial al controlar corrientes y voltajes elevados con eficiencia y rapidez.
  • (^) Imagina al mosfet como una válvula inteligente que regula el flujo de electrones entre el drenaje y la fuente, todo controlado por el voltaje aplicado en la compuerta. Es como si tuvieras una puerta eléctrica que puede abrirse o cerrarse casi instantáneamente, permitiendo un control preciso en aplicaciones de alta potencia.
  • (^) Un punto interesante es el avance hacia materiales semiconductores de banda prohibida ancha, como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN). Estos materiales permiten a los MOSFET operar a temperaturas más altas, voltajes más elevados y frecuencias mayores que los tradicionales de silicio. ¡Es un salto tecnológico que está redefiniendo los límites de la electrónica de potencia!
  • (^) Profundizando un poco más, los desafíos en el diseño de MOSFET de potencia incluyen la gestión térmica y la prevención del fenómeno de ruptura o desborde térmico. La disipación de calor es crucial, ya que las altas corrientes pueden generar temperaturas significativas que afectan el rendimiento y la vida útil del dispositivo.
  • (^) Además, la integración de los MOSFET en configuraciones como half-bridge y full- bridge es esencial en inversores y controladores PWM (Modulación por Ancho de Pulso). Estas configuraciones permiten convertir energía de forma eficiente y son la columna vertebral de sistemas como los vehículos eléctricos y las instalaciones solares fotovoltaicas.
  • Por cierto, ¿te has preguntado cómo el desarrollo de tecnologías de conducción lateral y vertical en MOSFET de potencia ha impactado el diseño de circuitos imprimibles y la reducción de tamaño en dispositivos electrónicos? Es fascinante cómo cada avance abre nuevas posibilidades en diseño y aplicación.
  • (^) También podría ser interesante explorar cómo los MOSFET de potencia comparan con otros dispositivos como los IGBT (Transistores Bipolares de Puerta Aislada), especialmente en aplicaciones donde la conmutación rápida y la eficiencia son críticas versus donde se requieren manejar voltajes extremadamente altos.
  • (^) Si te apasiona este tema, podríamos adentrarnos en las técnicas de diseño de circuitos de gate drive para MOSFET de potencia, o cómo las topologías de circuitos resonantes aprovechan las características únicas de estos transistores para minimizar pérdidas.

El transistor MOS, hace referencia a su nombre por la disposición

de los elementos que lo componen. los contactos con el exterior

se realizan mediante la vaporización de aluminio (metal). Estos

contactos están unidos a un único tipo de material semiconductor

N o P (semiconductor), que forman los contactos de drenador y

fuente, que a su vez se encuentran inmersos en un material que

hace de

substrato del conjunto, de material contrario al semiconductor

utilizado en los terminales. por último, los elementos citados se

encuentran separados por una fina capa de dióxido de silicio

(aislante).

El conjunto esta formado (metal-oxido-semiconductor) se le

denomina transistor MOS de efecto de campo o MOSFET. figura

  • (^) Aplicaciones típicas:
  • (^) Fuentes de alimentación conmutadas (SMPS): Utilizados en la etapa de conmutación para regular y transformar voltajes.
  • (^) Controladores de motores: Proporcionan control preciso de velocidad y torque en motores DC y AC.
  • (^) Convertidores DC-DC e inversores: Esenciales en sistemas de energía renovable como paneles solares y turbinas eólicas.
  • (^) Iluminación LED: Permiten el control eficiente de la intensidad luminosa y ahorro energético.
  • (^) Consideraciones de diseño:
  • (^) Gestión térmica: Es crucial implementar disipadores de calor y diseño

térmico adecuado para manejar las pérdidas por conducción y conmutación.

  • (^) Protección: Incorporar circuitos de protección contra sobrecorriente,

sobrevoltaje y transitorios es esencial para prolongar la vida útil del MOSFET.

  • (^) Circuitos de disparo (Gate Drivers): Aseguran que el MOSFET se conmuta de

manera eficiente, minimizando tiempos de transición y pérdidas asociadas.