AULA LAB 01 LABORATÓRIO SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA Eletrônica de Potência AULA LAB 01 LABORATÓRIO SEMICONDUTORES DE POTÊNCIA 1 INTRODUÇÃO Esta aula de laboratório tem por objetivo consolidar os conhecimentos obtidos nas aulas teóricas referentes ao estudo de semicondutores de potência, aplicados nos conversores de eletrônica de potência, mais especificamente diodos, tiristores e transistores. Em síntese, objetiva-se: Testar semicondutores de potência; Implementar circuitos de disparo de tiristores e transistores; Levantar a curva de corrente versus tensão de diodos; Entender o funcionamento de semicondutores de potência. 2 DIODOS SEMICONDUTORES Obtenha na internet a folha de dados do diodo MU60. A seguir, verifique se o diodo está em boas condições, utilizando o multímetro. Meça a tensão direta do mesmo: V D =. Levante a curva de corrente versus tensão, tanto na região direta como na região reversa do diodo, anotando os valores nas tabelas 1 e 2. Utilize como referência o circuito da figura 1. O diodo utilizado no circuito é o MU60 e o resistor é de 100 Ω. Tensão na fonte [V] 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Tensão na fonte [V] 15,0 3 Tabela 1 Valores de tensão e corrente na região direta. Tensão no resistor Corrente calculada Tensão no diodo [V] [V] no diodo [ma] Tabela 2 Valores de tensão e corrente na região reversa. Tensão no resistor Corrente calculada Tensão no diodo [V] [V] no diodo [ma] Eletrônica de Potência - Laboratório 1/5

2 Desenhe a curva característica do diodo na figura 2. Utilize os dados das tabelas 1 e 2 e extrapole os pontos para obter uma melhor visualização da curva. Determine a máxima perda em condução do diodo. A tensão direta do diodo de potência é maior ou menor do que de um diodo de sinal? Polarização Direta Polarização Reversa - - Figura 1 Circuito de polarização do diodo semicondutor. i D v D Figura 2 Curva característica do diodo de potência. Eletrônica de Potência - Laboratório 2/5

3 3 TIRISTORES (RETIFICADOR CONTROLADO DE SÍLICIO) Obtenha na internet a folha de dados do SCR BT 151. A seguir, verifique se o diodo está em boas condições, utilizando o multímetro. Implemente o circuito mostrado na figura 3 e provoque o disparo e bloqueio do SCR conforme orientações do professor. Para disparar o tiristor, conecte através de um condutor (fiozinho) o resistor ao terminal de gatilho do SCR. Já para bloquear o tiristor, inicialmente desligue a fonte de alimentação, em seguida religue o circuito e verifique que o mesmo deixou de conduzir. A outra possibilidade é curto-circuito através de um condutor, conforme indicado na figura, o terminal de anodo com o terminal de catado do SCR. Os elementos do circuito da figura 3 são: = 5 V; = 100 Ω; = 220 Ω; = LED comum; T 1 = BT 151. Comprove que o tiristor permanece em condução mesmo após se retirar o pulso de disparo. Meça a tensão entre anodo e catodo do tiristor quando o mesmo estiver conduzindo: V T =. Quais as duas formas de bloquear um tiristor que foram testadas? Determine a máxima perda em condução do tiristor. A - T 1 C Figura 3 Circuito para teste do tiristor (SCR). 4 TRANSISTOR MOSFET Obtenha na internet a folha de dados do MOSFET IRF 540. A seguir, verifique se o MOSFET está em boas condições, utilizando o multímetro. Em continuação, implemente o circuito mostrado na figura 4, objetivando verificar o disparo e bloqueio do MOSFET. Os elementos do circuito da figura 4 são: = 15 V; Eletrônica de Potência - Laboratório 3/5

4 = 680 Ω; = 1 kω; R 3 = 33 Ω; = LED comum; M 1 = IRF R 3 D M 1 S Figura 4 Circuito para teste do MOSFET. Ajustando o resistor, verifique a operação do MOSFET na região de corte, ôhmica e saturação. Levante a curva da corrente de dreno (I D ) em função da tensão entre gatilho e fonte (V S ) do MOSFET, anotando os valores na tabela 3. Trace a curva da corrente de dreno em função da tensão entre gatilho e fonte conforme a figura 5. V S [V] 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 5,0 1 15,0 Tabela 3 Valores da corrente de dreno e tensão entre gatilho e fonte. Corrente de dreno Resistência calculada V DS [V] [ma] entre dreno e fonte [Ω] Qual a tensão de limiar do MOSFET? O que pode ser concluído com relação à resistência do MOSFET entre dreno e fonte? Determine a perda de condução do MOSFET. Determine o atraso para entrada em condução do MOSFET. Determine o atraso de bloqueio do MOSFET. Eletrônica de Potência - Laboratório 4/5

5 i D v S Figura 5 Curva característica do MOSFET de potência. 5 RECUPERAÇÃO REVERSA DE DIODOS (DEMONSTRAÇÃO) Este circuito será demonstrado pelo professor, não é necessária sua montagem em aula. Implemente o circuito mostrado na figura 6, que tem a finalidade de mostrar a recuperação reversa em diodos de potência. Verifique com o professor a demonstração do circuito. R 3 20 Ω 33 Ω L 1 5 mh 1N V 100 Ω PWM Arduino T 1 2N2222 R 4 10 kω D S M 1 IRF 540 I D1 Figura 6 Circuito para verificar a recuperação reversa de diodos. Eletrônica de Potência - Laboratório 5/5