CIRCUITOS
Sección de una celdilla elemental
Fuente
TEMA 6. TRANSISTOR BIPOLAR DE PUERTA
AISLADA (IGBT)
Puerta
SiO2
óxido de puerta
n+
n+
n+
p
canal
(sustrato)
p
1016 cm-3
L
n-
1014÷15 cm-3
WD
RD
iD
n+
1019 cm-3
iD
1019 cm-3
(oblea)
Drenador
Transistor D-MOS
En un Transistor MOS para conseguir altas tensiones (BVDSS):
•Para un dopado Nd, la máxima tensión de ruptura es: BVDSS ≈
•
−5
La zona de deplexión tiene un espesor: WD ≈ 1 ⋅10 ⋅ BVDSS
• La resistividad específica es: RD ⋅ A ≈ 3 ⋅ 10
−7
⋅ BV
2.5 ÷ 2.7
DSS
1.3 ⋅1017
ND
(cm)
(Ω ⋅ cm 2 )
Gráficamente:
log(Ω⋅cm2)
6.1. INTRODUCCIÓN
6.2. TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN Y CURVA
CARACTERÍSTICA I-V
6.3. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR IGBT6.3.1. Estado de Bloqueo
6.3.2. Estado de Conducción
6.4. EFECTO DE CEBADO DEL TIRISTOR PARÁSITO
INTERNO DEL IGBT (LATCH UP)
6.4.1. Efecto del Latch up
6.4.2. Métodos para Evitar el Efecto del Latch up
6.5. CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN
6.5.1. Encendido
6.5.2. Apagado
6.6. ÁREA DE OPERACIÓN SEGURA
6.7. CARACTERÍSTICAS Y VALORES LÍMITE DEL IGBT
n+
BVDSS
Tema 6. IGBTTransparencia 1 de 20
Tema 6. IGBT Transparencia 2 de 20
INTRODUCCIÓN
TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN
Sección de una celdilla elemental
Fuente
•
•
•
•
•
Aparece en década de los 80
Entrada como MOS, Salida como BJT
Velocidad intermedia (MOS-BJT)
Tensiones y corrientes mucho mayores que MOS (1700V-400Amp)
Geometría y dopados análogos a MOS (con una capa n mas ancha y
menos dopada)
•Soporta tensiones inversas (no diodo en antiparalelo). No el PT
• Tiristor parásito no deseado
• Existen versiones canal n y canal p
Puerta
SiO2
óxido de puerta
n+
n+
p
canal
(sustrato)
1019 cm-3
p
1016 cm-3
L
n-
1014÷15 cm-3
WD
RD
iD
n+
n+
iD
Sección de una celdilla elemental
1019 cm-3
(oblea)
Fuente
Drenador
TransistorD-MOS
SiO2
En un Transistor MOS para conseguir tensiones (BVDSS) elevadas, RD tendrá un
valor elevado al ser ND necesariamente bajo y el espesor WD grande.
Si la BVDSS del dispositivo es mayor que 200 o 300 Voltios La resistencia de la
capa n- (RD) es mucho mayor que la del canal.
óxido de puerta
Transistor n-MOS
La caída en conducción será: iD⋅RON Donde RON será la suma de lasresistividades de las zonas atravesadas por la corriente de drenador (incluyendo
la de canal).
iD
Puerta
n+
n+
n+
p
canal
L
n
-
WD
p+
Región de arrastre
del Drenador
RD
n+
1/RON
p
(sustrato)
iD
iD
n+
iD
Capa de almacenamiento
Oblea
Capa de inyección
Drenador
VDS
a) MOS de alta tensión
b) MOS de baja tensión
VDSTema 6. IGBT Transparencia 3 de 20
Transistor IGBT
Tema 6. IGBT Transparencia 4 de 20
Sólo en PT-IGBT
n+
TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN. TRANSISTOR
EN TRINCHERA (TRENCHED)
S
SiO2
G
n+
p
G
TRANSISTOR IGBT. CURVA CARACTERISTICA Y
SIMBOLOS
S
ID
Avalancha
VGS
Saturación
n+
n+
p
n+
p
VRRM, Muy
bajo si es un
PT-IGBT
Canal
Corten-epitaxial
+
n -epitaxial
VDSon, Menor si
es un PT-IGBT
Avalancha
Corte
BVDSS
VDS
Curva Característica Estática de un Transistor IGBT de Canal n
p+-sustrato
C
D
iC
iD
Transistores IGBT de potencia modernos: “Transistores en Trinchera”
VCE
G
G
VGE
Microfotografía de una sección
de la puerta de un transistor
IGBT tipo Trenched
VDS
a)
EVGS
S
b)
Representación Simbólica del Transistor IGBT. a) Como BJT,
b) Como MOSFET
Tema 6. IGBT Transparencia 5 de 20
Tema 6. IGBT Transparencia 6 de 20
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR IGBT
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR IGBT
El comportamiento cortado es análogo al MOS cortado. En conducción será:
G
G
S
S
n+
n+
n+
n+
Rarrastre
p
p
n-...
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