Eletrônica de potencia Aula 08 - Transistores de Potência

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
EEN502.1
FUNDAMENTOS DE 
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
AULA 08 – TRANSISTORES DE POTÊNCIA
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TRANSISTORES DE POTÊNCIA
Prof. Robson Bauwelz Gonzatti 2
• Os transistores de potência são dispositivos 
totalmente controlados, ou seja, tem-se 
controle sobre o seu acionamento e o seu 
desligamento.
• A velocidade de chaveamento dos 
transistores modernos é muito maior do que 
a dos tiristores.
• Esses dispositivos são amplamente 
empregados em conversores CC-CC e CC-
CA.
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TRANSISTORES DE POTÊNCIA
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• No estudo do funcionamento dos 
conversores de potência, podem ser 
considerados chaves ideais.
• No entanto, possuem limitações práticas 
que restringem seu uso à determinadas 
aplicações.
• Capacidade de Corrente
• Tensão Suportada
• Perdas (Frequência de Chaveamento)
• Custo
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• Perdas em condução
• Perdas em comutação
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• Os principais transistores de potência são:
1. BJTs – transistores bipolares de junção 
(bipolar junction transistors).
2. MOSFETs – transistores de efeito de 
campo de óxido metálico (metal oxide 
semiconductor field-effect transistors).
3. IGBTs – transistores bipolares de porta 
isolada (insulated-gate bipolar transistors).
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TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (BJT)
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TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (BJT)
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Corrente de base > 0*
Chave Fechada
Corrente de base = 0
Chave Aberta
*Para transistor NPN
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TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (BJT)
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• Parâmetros:
• Ganho de corrente (β) varia entre 15 e 100; 
• Operação como chave, variando entre os 
estados de corte e saturação; 
• Tensão e corrente máximas de coletor de 
1500V e 1000A, respectivamente; 
• Frequência máxima 25 kHz;
• Tensão de saturação é de 1,1 V a 2 V para um 
transistor de silício. 
𝐼𝐶 = 𝛽𝐼𝐵
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TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (BJT)
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MOSFET – Transistor de Efeito de 
Campo de Óxido Metálico
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• Um MOSFET de potência é um dispositivo
controlado por tensão e que requer apenas
uma pequena corrente de entrada.
• Os dois tipos de MOSFET são: (1) depleção
e (2) intensificação.
• O MOSFET tipo intensificação é mais
utilizado em dispositivos de chaveamento
de potência.
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MOSFET – Transistor de Efeito de 
Campo de Óxido Metálico
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• MOSFET tipo intensificação de canal n:
D – Dreno
G – Gate 
S – Source/Fonte 
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MOSFET – Transistor de Efeito de 
Campo de Óxido Metálico
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• MOSFET tipo intensificação de canal p:
D – Dreno
G – Gate 
S – Source/Fonte 
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MOSFET TIPO INTENSIFICAÇÃO CANAL N
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VGS > 0
Chave Fechada
VGS = 0
Chave Aberta
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MOSFET DE POTÊNCIA
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• Parâmetros:
• VGS típico – 15 V; 
• Tensão e corrente máximas de Dreno 
Fonte de 1000V e 150A; 
• Valores convencionais: 100V e 100A; 
• Frequência máxima 100 kHz;
• Apresentam resistência em condução da 
ordem de alguns mΩ.
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MOSFET DE POTÊNCIA
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IGBT – Transistor Bipolar de Porta 
Isolada
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• Um IGBT combina as vantagens dos BJTs
com as dos MOSFETs
• Um IGBT tem uma elevada impedância de 
entrada, como os MOSFETs, e baixas 
perdas em condução, como os BJTs.
• O IGBT é um dispositivo controlado por 
tensão, semelhante a um MOSFET de 
potência.
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IGBT
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C – Coletor
G – Gate 
E – Emissor 
Símbolo
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IGBT - ACIONAMENTO
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VGE > 0
Chave Fechada
VGE = 0
Chave Aberta
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IGBT
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• Parâmetros:
• VGE típico – 15 V; 
• Tensão e corrente convencionais de 
coletor de 1200V e 300A; 
• HVIGBT – 4500 V/ 1000A
• Frequência máxima 20 a 40 kHz;
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IGBT
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SiC – Carbeto de Silício
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• Suportam maiores tensões;
• MOSFET SiC – até 10 kV
• IBGT SiC – até 13 kV
• Frequências de operação mais altas
• Perdas mais baixas
• MOSFET operando a mais de 50 kHz em alta
potência
• Maior condutividade térmica
• Melhora dissipação de calor e permite maior
densidade de potência;
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RESUMO
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Tipo de 
chave
Controle Frequência Ron Max. 
Corrente
Max. 
Tensão
Limitações
BJT Corrente Média Baixo 1 kA 1,5 kV
S = VI
1,5 MVA
Unipolar em 
tensão.
Perdas no 
circuito de 
acionamento.
MOSFET Tensão Muito Alta Alto 150 A 1 kV
S = VI
0,1 MVA
Alta queda de 
tensão no 
estado ligado.
Unipolar em 
tensão.
IGBT Tensão Alta Médio 1,5 kA 3,3 kV
S = VI
4,5 MVA
Unipolar em 
tensão.