7 IGBT

Capitulo 7
El IGBT
7.1 Símbolo y principio de funcionamiento
¿Qué es un IGBT?
El transistor bipolar de puerta aislada (Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo
desarrollado a partir de la tecnología de los transistores bipolares y los de efecto campo.

IGBT, hockey puck de Westcode mostrando celdas
Su aplicación es principalmente para el control de velocidad de motores eléctricos através de los
dispositivos llamados convertidores de potencia.
¿Dónde se les encuentra?
En los camiones se les encuentra en los Inversores (24 IGBT’s) y Choppers (4 IGBT’s) de los
930E-4.

Dispositivo IGBT con el módulo de disparo y placa conectora de un camión 930-4

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El tipo de encapsulado que se encuentra en los camiones es similar a un bloque que en realidad
corresponde a varios IGBT’sconectados en paralelo a dos barras.
Dos terminales Gate-Emitter (Puerta – Emisor) se conectan al módulo de disparo que se observa
en la foto de la izquierda mostrada arriba.
¿Todos los IGBT’s del camión son iguales?
Si, la diferencia en los inversores y choppers es por la posición en el circuito por lo que se
requiere una placa conectora distinta hacia las barras.

IGBT con el módulo de disparo yplaca conectora del segundo tipo
¿Cuáles son los terminales del IGBT?
Los terminales son designados tomando una combinación de las designaciones de los transistores
bipolares y los de efecto campo.

Encapsulado de un IGBT simple y uno de sus símbolos
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El encapsulado de los IGBT’s puede ser también del tipo “Press Pack” similar a los GTO’s o
Tiristores de potencia.
¿Cómo es el funcionamiento delos IGBT’s?
Los IGBT’s se emplean como interruptores controlados es decir en corte o saturación a
semejanza de los transistores bipolares.
Un circuito simple de aplicación como el mostrado, permite apreciar la semejanza con la
conexión del transistor bipolar como interruptor, aunque el IGBT presenta características
peculiares que requieren considerarse en el módulo de disparo.

IGBT controlandocarga inductiva como interruptor
Se aprecian condensadores que representan capacidades como la del circuito GE, inevitable por
la estructura del dispositivo y la capacitancia GC llamada también capacitancia Miller de menor
efecto.
¿Cuál es la función del diodo en paralelo con el IGBT?
Este diodo es denominado de regeneración y es indispensable cuando los IGBT’s operan con
carga inductiva.
Permiten lacirculación de corriente en sentido inverso al que normalmente permiten los IGBT’s.
Este diodo suele venir integrado dentro del encapsulado del IGBT como es el caso de los
empleados en el camión 930E-4.

IGBT con diodo de regeneración
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El voltaje inverso que percibe el IGBT es el del diodo de potencia en conducción evitando su
deterioro.
¿Cómo está constituido internamente el IGBT?
LosIGBT’s están construidos con gran cantidad de chips conectados en paralelo, en la siguiente
figura se aprecian los diversos IGBT’s y el diodo de potencia incorporado.

IGBT FZ800R33KF1 de EUPEC
Toda la estructura debe conectarse a un disipador de evitar el deterioro del dispositivo por exceso
de temperatura en las junturas.
¿Qué significa “juntura”?
Son las uniones de los diferentes materialessemiconductores. En el esquema de capas del IGBT
se observa que está constituido por materiales mas dopados que otros (n+, p+).
Este tipo de dopado como en los diodos de potencia permite al dispositivo soportar mayores
voltajes CE.

Estructura de capas y circuito equivalente del IGBT

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¿Cómo funciona el circuito equivalente?
La estructura representa el transistor MOSFET del circuito de gate que esgobernado por voltaje
y el transistor PNP del circuito CE con sus bajas pérdidas en conducción.
El transistor parásito representa una característica parásita responsable de la condición “latching”
(característica de basculador o biestable) del IGBT.

IGBT de 3300V y 1200A
¿Cómo es un circuito de disparo para un IGBT?
El IGBT debe cesar de conducir al dejarse de aplicar voltaje positivo en el...