igbt

ELECTRONICA GRAL y APLICADA
V 2.0
5.B IGBT

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26/06/07

TRANSISTOR BIPOLAR DE COMPUERTA AISLADA
(IGBT)
INTRODUCCION
Como la conversión de potencia requiere cada día mas aplicaciones en conmutación, los fabricantes
de semiconductores necesitan crear productos que se aproximen a la llave ideal.
La llave ideal debería tener:
1- Resistencia cero o caída de tensión directacero en conducción (estado on).
2- Resistencia infinita en el estado abierto (off)
3- Tiempo cero para el cerrado ó apertura de la llave.
4- No debería requerir potencia alguna para operar la llave.
Cuando usamos la tecnología de estado sólido existente para el diseño, debemos desviarnos de la
llave ideal y elegimos el mejor mecanismo que pueda llevarse a cabo minimizando las pérdidas deeficiencia.
La elección involucra consideraciones tales como tensión, corriente, velocidad, circuitos de manejo,
carga y efectos de la temperatura.
Hay una gran variedad de tecnología de estado sólido para conmutación, con puntos fuertes y
débiles.
PowerMOSFET de alta tensión
En un Power Mosfet, la resistencia en estado ON es proporcional al incremento de la tensión
elevado a 2.7.
RDS(on) α(VDSS)2.7
Esto es un problema de envergadura, puesto que implica que Power MosFet de alta tensión tienen
una resistencia Drenaje – Fuente (RDS(ON)), muy elevada, lo que implica una caída de tensión, en los
terminales principales alta, lo que implica perdidas en conducción altas. De esta manera podemos
decir que el Power MosFet no tiene características deseables en alta tensión.
Característicasdel IGBT
Combinando las bajas perdidas en conducción de un BJT (transistor bipolar de juntura), con la
velocidad de conmutación de un Power Mosfet tendremos la mejor llave de estado sólido existente.
El IGBT, o transistor bipolar de compuerta aislada, es una combinación de estos atributos.
Los IGBT, son de hecho, un avance a partir de la tecnología de Power Mosfet y la estructura de un
IGBT seasemeja fielmente a la de los Power Mosfet. El IBGT tiene una alta impedancia de entrada
y una rápida velocidad de encendido como el Mosfet. El IGBT exhibe una robustez en tensión y una
densidad de corriente comparable a un transistor bipolar mientras que sus características de
conmutación son mucho más rápidas.
El IGBT reemplaza al Power Mosfet en aplicaciones de alto voltaje donde lasperdidas en
conducción deben mantenerse bajas. Con corriente cero de conmutación o técnicas de conmutación
resonantes, el IGBT puede operar en el rango de los 50 kHz.
Aunque la velocidad de encendido es muy rápida, el apagado del IGBT es mas lento que el del
MOSFET.
El Tailing o cola restringe al dispositivo a operar a frecuencias moderadas (menores que 50 kHz) en
la tradicional forma de ondacuadrada, aplicaciones de switching PWM.
Al operar entre frecuencia de 1 y 50 kHz, el IGBT ofrece atractivas soluciones sobre el transistor
bipolar tradicional, Mosfet y Tiristores. Comparado con el tiristor, el IGBT es más rápido, tiene

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mejor inmunidad a dv/dt y sobre todo tiene mejor capacidad de apagado por puerta.Mientras
algunos tiristores tal como el GTO son capaces de comenzar el apagado por la puerta, una
sustancial corriente inversa en esta puerta es requerida. Para el apagado del IGBT únicamente se
requiere que la carga del capacitor residual de compuerta sea descargada. El tirístor tiene una leve
caída de tensión directa VAK y una muy mayor capacidad de corriente que el IGBT.
Los MOSFET, sonusados a menudo porque tienen requerimientos muy simples para el
manejo de compuerta de los mismos. Desde la estructura de ambos son similares, el cambio a IGBT
puede hacerse sin tener que rediseñar el circuito de gate. Tanto el IGBT como el MOSFET, son
mecanismos de transconductacia y pueden
permanecer
plenamente
sobre
el,
manteniendo el voltaje en gate arriba del
umbral cero.
Como muestra...