IGBT

Debido a sus puertas aisladas, los IGFET de todos los tipos tienen una ganancia de corriente extremadamente alta:no puede haber corriente de puerta sostenida si no hay un circuito de puerta continuo en el que la corriente pueda fluir continuamente. La única corriente que vemos a través del terminal de puerta de un IGFET, entonces, es cualquier transitorio (breve aumento) que pueda ser necesario para cargar la capacitancia del canal de puerta y desplazar la región de agotamiento cuando el transistor cambia de un estado "encendido" a un " off ”, o viceversa.

Esta alta ganancia de corriente parecería al principio colocar a la tecnología IGFET en una ventaja decidida sobre los transistores bipolares para el control de corrientes muy grandes. Si se usa un transistor de unión bipolar para controlar una corriente de colector grande, debe haber una corriente de base sustancial generada o absorbida por algunos circuitos de control, de acuerdo con la relación β. Para dar un ejemplo, para que un BJT de potencia con un β de 20 conduzca una corriente de colector de 100 amperios, debe haber al menos 5 amperios de corriente base, una cantidad sustancial de corriente en sí misma para circuitos de control discretos o integrados en miniatura. manejar:

Transistor con circuito de control

Sería bueno desde el punto de vista de los circuitos de control tener transistores de potencia con alta ganancia de corriente, de modo que se necesite mucha menos corriente para controlar la corriente de carga. Por supuesto, podemos usar transistores de par Darlington para aumentar la ganancia de corriente, pero este tipo de arreglo aún requiere mucha más corriente de control que un IGFET de potencia equivalente:

Sin embargo, desafortunadamente, los IGFET tienen problemas para controlar la alta corriente:generalmente exhiben una mayor caída de voltaje de drenaje a fuente mientras están saturados que la caída de voltaje de colector a emisor de un BJT saturado. Esta mayor caída de voltaje equivale a una mayor disipación de potencia para la misma cantidad de corriente de carga, lo que limita la utilidad de los IGFET como dispositivos de alta potencia. Aunque algunos diseños especializados, como el llamado transistor VMOS, se han diseñado para minimizar esta desventaja inherente, el transistor de unión bipolar sigue siendo superior en su capacidad para conmutar altas corrientes.

Una solución interesante a este dilema aprovecha las mejores características de los IGFET con las mejores características de los BJT, en un dispositivo llamado transistor bipolar de puerta aislada o IGBT. También conocido como un MOSFET de modo bipolar, un transistor de efecto de campo de conductividad modulada (COMFET), o simplemente como un transistor de puerta aislada (IGT), es equivalente a un par Darlington de IGFET y BJT:

Símbolo esquemático y circuito equivalente

En esencia, el IGFET controla la corriente base de un BJT, que maneja la corriente de carga principal entre el colector y el emisor. De esta manera, hay una ganancia de corriente extremadamente alta (ya que la puerta aislada del IGFET prácticamente no extrae corriente del circuito de control), pero la caída de voltaje del colector al emisor durante la conducción completa es tan baja como la de un BJT ordinario.

Desventaja de IGBT

Una desventaja del IGBT sobre un BJT estándar es su tiempo de apagado más lento. Para una conmutación rápida y una alta capacidad de manejo de corriente, es difícil superar al transistor de unión bipolar. Se pueden lograr tiempos de apagado más rápidos para el IGBT mediante ciertos cambios en el diseño, pero solo a expensas de una mayor caída de voltaje saturado entre el colector y el emisor. Sin embargo, el IGBT proporciona una buena alternativa a los IGFET y BJT para aplicaciones de control de alta potencia.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

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