15.1: Introducción

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El Transistor Bipolar de Puerta Aislada, o IGBT, es un semiconductor de potencia que estuvo disponible por primera vez para el mercado comercial durante la década de 1980. Los dispositivos iniciales tenían ciertos problemas de rendimiento, pero estos problemas en gran parte se han atendido con las generaciones posteriores. Hoy en día, el IGBT es de amplio uso, compitiendo con BJT de potencia y E-MOSFET de potencia en una amplia gama de aplicaciones. El IGBT está diseñado para ser utilizado como un interruptor de alta tensión/alta corriente y normalmente no se usa para aplicaciones lineales como un amplificador de potencia de clase B de audio. El IGBT también ha superado a los dispositivos tiristores más antiguos (por ejemplo, SCR) en muchas áreas debido a su velocidad y la relativa simplicidad de los circuitos de activación utilizados para controlarlo.

El IGBT ofrece una mezcla de características de rendimiento tanto del BJT de potencia como del E-MOSFET de potencia. Al igual que el BJT, el IGBT ofrece una baja pérdida de energía en el estado encendido y la capacidad de manejar grandes corrientes y voltajes. Al igual que el E-MOSFET de potencia, es relativamente fácil de manejar, ya que es un dispositivo controlado por voltaje en lugar de un dispositivo controlado por corriente. En el lado negativo, no es tan rápido como la generación actual de E-MOSFET de potencia y tiende a ser más costoso que tanto el BJT de potencia como el E-MOSFET de potencia. En consecuencia, la elección de cuál de estos tres dispositivos debe usarse para una aplicación de conmutación de potencia determinada dependerá de los detalles del diseño. Por ejemplo, un diseño de potencia media a alta que se enfoca en el costo más bajo puede favorecer al BJT, una aplicación de baja a media potencia que requiere velocidades de conmutación muy altas puede resolverse mejor con un E-MOSFET de potencia, mientras que un IGBT podría ser ideal para una aplicación de muy alta potencia que utiliza sincronización de baja a media velocidad. Este capítulo examinará una serie de aplicaciones de conmutación de potencia, y aunque todas girarán en torno al uso del IGBT, tenga en cuenta que, dependiendo de los detalles, también podrían usarse BJT de potencia y E-MOSFET.

El IGBT está disponible en dos variantes: el punzón pasante, o PT; y el no punzonado a través, o NPT, versiones. Vamos a mirar a ambos.