Principio di funzionamento del transistor bipolare a gate isolato (IGBT)

Il transistor bipolare a gate isolato (IGBT) è un dispositivo semiconduttore di potenza composito completamente-controllato a tensione-che combina l'elevata impedenza di ingresso dei MOSFET con la bassa caduta di tensione di conduzione dei GTR.

 

Struttura centrale e meccanismo di guida
Struttura composita a tre-terminali: l'IGBT è costituito da un gate, un collettore e un emettitore, internamente equivalenti a un MOSFET che pilota un transistor bipolare (PNP).

Caratteristiche controllate dalla tensione: essendo un dispositivo controllato dalla tensione, la tensione di pilotaggio del gate consigliata è 15 V ± 1,5 V, con elevata impedenza di ingresso e bassa potenza di pilotaggio.

 

Attiva-e disattiva-il meccanismo
Processo di accensione-: quando tra il gate e l'emettitore viene applicata una tensione diretta che supera la soglia, all'interno del MOSFET si forma un canale che fornisce corrente di base al transistor PNP e accende l'IGBT. In questo momento viene utilizzato l'effetto di modulazione della conduttività; i fori vengono iniettati nella regione N per ridurre la resistività, ottenendo una bassa caduta di tensione nello stato-.

Processo di spegnimento-: quando viene applicata una tensione inversa al gate o il segnale viene rimosso, il canale MOSFET scompare, la corrente di base viene interrotta e l'IGBT si spegne. Durante lo spegnimento-si verifica un fenomeno di corrente di coda che richiede una progettazione ottimizzata per ridurre le perdite.

 

Principali caratteristiche e applicazioni
Caratteristiche elettriche: adatto per regioni con resistenza a tensione superiore a 600 V, corrente superiore a 10 A e frequenza superiore a 1 kHz, combinando prestazioni ad alta-velocità con bassa resistenza.

Campi di applicazione: utilizzato principalmente negli inverter fotovoltaici, nei sistemi di controllo elettronico dei veicoli a nuova energia, nelle apparecchiature di conversione della frequenza industriale e nel riscaldamento a induzione.