Qué es la tensión inversa de pico y su funcionamiento

Sabemos que hay diferentes tipos de materiales que transportan la electricidad: Cu, Al, Ge, Si, etc. Estos materiales se denominan semiconductores y se utilizan en varios dispositivos electrónicos. Estos materiales semiconductores son buenos conductores de la electricidad e incluyen una buena conductividad. Estos materiales tienen una ligera separación prohibida de 1eV y los electrones se transfieren de una banda a otra, como la de valencia a la de conducción. La formación de un diodo de unión PN puede realizarse utilizando el método de fabricación de dos materiales como el tipo P y el tipo N. Este diodo puede fabricarse con material de Silicio, por lo que se conoce como diodo de Silicio. En este artículo se trata una visión general de la tensión inversa de pico (PIV).


¿Qué es la tensión inversa de pico?

Cuando el diodo de unión PN resiste el máximo valor de la tensión inversa sin dañarse se denomina PIV (tensión inversa máxima). El valor de la PIV puede variar según el fabricante. Pero si la tensión a través de la unión PN en condiciones de polarización inversa aumenta más allá de este valor específico, la unión se romperá.

Pico de tensión inversa

También puede definirse como el momento en que un diodo resiste la tensión más alta en condiciones de polaridad inversa antes de dañarse. En la figura anterior, se utiliza una unión PN como rectificador y su función principal es convertir la CA en CC. Por tanto, durante el semiciclo negativo, hay que tener cuidado porque el valor más alto de la tensión de CA debe estar por debajo del valor nominal del PIV del diodo.

¿Cuál es la importancia de la tensión inversa máxima?

El término PIV significa «Pico de Tensión Inversa» y es la máxima tensión que aparece en el diodo de unión PN cuando no es conductor. Cuando el diodo está conectado en polarización inversa, no conduce, lo que significa que la PIV es la máxima tensión en los terminales del diodo cuando está conectado en un circuito en polarización inversa.

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Cada diodo tiene un valor PIV específico según los fabricantes. La tensión en polarización inversa debe superar este PIV, de lo contrario el diodo se dañará. Normalmente, la PIV más alta del diodo de Si (Silicio) es mayor que la del diodo de Ge (Germanio). El pico máximo de tensión que un diodo puede resistir dentro de la región no conductora inversa se conoce como PIV. Así, hasta esta tensión máxima, el diodo puede bloquear la conducción de la corriente en sentido contrario, ya que el diodo es un dispositivo unidireccional.

Si la tensión del diodo es superior a la PIV que se aplica a través del diodo de unión PN, entonces viaja a través de una ruptura de avalancha. Así, la barrera de potencial se dañará y se suministrará una corriente de impulso elevada a lo largo de la dirección opuesta. Esta corriente elevada puede dañar tanto el diodo como el dispositivo. Por tanto, la tensión debe ser mayor que la PIV para que los dispositivos puedan estar protegidos.

Cálculo del PIV

Para cálculo de la tensión inversa de pico, se puede considerar el siguiente circuito. El cálculo de la PIV para el diodo de Si se puede realizar en la polarización inversa del diodo. En el siguiente circuito, hay dos diodos, D1 y D2. Aquí el diodo «D2» está conectado en polarización inversa, por lo que la tensión completa de los devanados secundarios del transformador caerá a través de él.

Valor PIV del diodo
Clasificación PIV del diodo

Aquí se supone que la caída de tensión en el diodo D1 es cero. El diodo D1 está conectado en polarización de avance, mientras que el D2 está conectado en polarización inversa. Por tanto, el PIV es el valor de cresta de la tensión inversa donde el diodo está conectado al devanado secundario del transformador. En el circuito, los puntos A y B son -Esm y +Esm para el terminal GND. La caída de tensión a través del D1 puede despreciarse.

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Por tanto, el valor de cresta de la tensión inversa a través del diodo D2 es ‘2Esm’

La PIV del diodo es 2Esm = π E en CC | Idc =0

Aquí, Esm es el valor máximo de la tensión alterna en la mitad del devanado secundario del transformador.

Si se supone que la caída de tensión a través del diodo es de 0,7 V, entonces el pico de tensión inversa del diodo con polarización inversa puede darse como

PIV = 2Esm – 0,7

Se utiliza la fórmula de la tensión inversa del pico del diodo que se ha mencionado anteriormente porque sólo puede conducir un diodo a la vez.

PIV en el rectificador de media onda

Para tener una idea básica de la tensión inversa máxima, tenemos que centrarnos en la tensión que aparece a través de los terminales del diodo semiconductor una vez que está polarizado en sentido inverso. En este caso, el diodo se sustituye por un interruptor abierto que se muestra a continuación.

PIV en HWR
PIV en HWR

A partir del circuito anterior, podemos observar que la tensión que aparece a través del terminal del diodo cuando está conectado en polarización inversa, es equivalente a «VmSinωt», es decir -Ve medio ciclo de la tensión de alimentación de CA. En este caso, está en forma sinusoidal.

Cuando el valor de cresta de la alimentación de CA sinusoidal es «Vm», la tensión más alta a través del diodo de polarización inversa también puede ser equivalente a «Vm». Por tanto, el PIV del diodo semiconductor en el HWR (rectificador de media onda) es equivalente al valor de cresta de la alimentación de tensión.

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PIV en el rectificador de puente

A continuación se muestra el esquema del circuito del puente rectificador de onda completa. En este circuito, los dos diodos están en cortocircuito. Puesto que a lo largo del semiciclo +ve de la alimentación de tensión, los dos diodos que están opuestos en diagonal pueden conducir por lo que están en cortocircuito. Podemos observar que la tensión a través de los dos diodos puede ser equivalente a la tensión de alimentación y están polarizados de forma inversa.

PIV en el puente rectificador
PIV en el puente rectificador

Así, la tensión que se invierte al máximo a través de cada diodo no conductor puede ser equivalente al valor de cresta de la tensión de alimentación. Por tanto, la PIV del diodo dentro del puente rectificador puede ser equivalente al valor de cresta de la tensión de alimentación.

Por tanto, la PIV del diodo en rectificadores como el de media onda, el puente y el FWR de toma central es Vm, correspondiendo donde «Vm» es el valor de cresta de la tensión de alimentación.

Por tanto, se trata de una visión general del pico de tensión inversa o PIV para el diodo semiconductor, el puente rectificador y el rectificador de media onda. Aquí tienes una pregunta, ¿cuál es el valor de la PIV para el circuito rectificador?

Javired
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