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LibreTexts Español

15.5: Resumen

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    El Transistor Bipolar de Puerta Aislada, o IGBT, se puede considerar como una combinación de un BJT de potencia y un E-MOSFET de potencia. Como tal, combina las bajas pérdidas de conducción en estado encendido del BJT con los requisitos de accionamiento relativamente fáciles del EMOSFET. El IGBT está disponible en dos variantes; el PT, o punzón pasante, y el NPT, o no punzonado a través de tipos. El tipo PT incluye una capa de búfer N+ en su construcción y esto dota al dispositivo con una velocidad de conmutación más rápida y menores pérdidas en el estado.

    Las curvas características del IGBT tienden a hacerse eco de las del E-MOSFET. La conducción no comienza hasta que el voltaje puerta-emisor excede un voltaje umbral,\(V_{GE(th)}\). A partir de ahí, la característica de corriente-voltaje sigue una trayectoria de ley cuadrada, y a niveles de corriente suficientemente altos se puede aproximar como una línea recta. El IGBT presenta un coeficiente de temperatura negativo de transconductancia, como el MOSFET, lo que lo hace menos propenso a problemas de fuga térmica y acaparamiento actual. Una familia de curvas de colector (i.e\(V_{CE}\)., vs.\(I_C\)) comparte atributos con curvas de colector BJT y curvas de drenaje MOSFET. Las curvas hacen eco de la misma forma general, comenzando con una sección donde la corriente aumenta rápidamente en comparación con el voltaje, y luego se nivelan en una región de corriente constante. La región inicial de cambio rápido está algo dibujada como lo está en el MOSFET. Además, todo el conjunto de curvas se desplaza positivamente en aproximadamente un voltio, en lugar de que la corriente aumenta inmediatamente desde el origen.

    En general, el IGBT ofrece mayor capacidad de voltaje, corriente y potencia que el E-MOSFET de potencia aunque va a la zaga en la velocidad de conmutación. Además, los tiempos de conmutación para el estado de encendido y apagado son asimétricos. En comparación con el BJT de potencia, el IGBT tiende a ser más caro. En consecuencia, los E-MOSFET de potencia tienden a ser favorecidos a niveles de potencia bajos y moderados cuando se necesitan altas velocidades de conmutación y los BJT tienden a preferirse cuando el costo es un componente importante en diseños más modestos. Como tal, los IGBT encuentran uso en una amplia gama de aplicaciones que incluyen inversores de potencia, fuentes de alimentación ininterrumpida, calentadores de inducción, sistemas de energía solar, controladores de motor, etc.

    15.5.1: Preguntas de revisión

    1. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los IGBT en comparación con los BJT de potencia?

    2. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los IGBT en comparación con los E-MOSFET de potencia?

    3. ¿Cuáles son las diferencias entre NPT y PT IGBT?

    4. Compara el modelo IGBT simple con el de un par Sziklai.

    5. Explicar el funcionamiento básico de un calentador de inducción y cómo se utiliza un IGBT para controlar la generación de calor.

    6. Explique cómo se podría usar la modulación de ancho de pulso para controlar la velocidad de un motor de CC a través de un IGBT.

    7. Explique cómo se puede usar un IGBT para convertir una fuente de alimentación de CC en una fuente de alimentación de CA.


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