IGBT

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Simbologia do IGBT
Sessão vertical de uma célula IGBT
Circuito equivalente
Curva característica de um IGBT

O nome IGBT, é uma sigla de origem na Língua Inglesa e significa Insulated Gate Bipolar Transistor ou, em Português Transistor Bipolar de Porta Isolada. O IGBT é um semicondutor de potência que alia as características de chaveamento dos transistores bipolares com a alta impedância dos MOSFETs apresentando baixa tensão de saturação e alta capacidade de corrente. O IGBT destaca-se por possuir alta eficiência e rápido chaveamento. Atualmente é muito utilizado em equipamentos modernos como carros elétricos ou híbridos, trens, aparelhos de ar condicionado e fontes chaveadas de alta potência. Devido a seu projeto que permite rápido chaveamento (liga/desliga), encontra aplicação também em amplificadores e geradores que necessitam sintetizar formas de onda complexa através de PWM e filtros passa-baixa.

O IGBT é uma invenção recente. A primeira geração de dispositivos desse tipo na década de 1980 e início dos anos 90 possuíam chaveamento relativamente lento e seu desligamento (corte na condução) não ocorria enquanto existisse corrente fluindo (característica conhecida na língua inglesa como latchup). A segunda geração de IGBT apresentava melhoria e atualmente, os dispositivos de terceira geração são muito melhores com velocidade de chaveamento equiparada à dos MOSFETs além de excelente tolerância à sobrecarga e durabilidade.[1]

Basicamente, o IGBT pode ser analisado também como um mosfet acionando um transistor bipolar. Este arranjo apresenta um tiristor parasita, que ´normalmente é ignorado devido ao avanço tecnológico realizado na construção do componente, que não apresenta mais este inconveniente.

Comparação entre IGBT e MOSFET de potência[editar | editar código-fonte]

Um caracteristica do IGBT é uma significativamente baixa queda de tensão comparado ao MOSFET convencional em dispositivos como taxa de bloqueio elevada. Como a taxa de tensão de bloqueio tanto do MOSFET quanto do IGBT crescem, a profundidade do região de condução tipo n deve almentar e a dopagem deve diminuir, resultando em uma relação quadratica bruta decrescente na região de condução vs a capacidade de tensão de bloqueio do dispositivo. Pela injeção de cargas minoritárias ( lacunas ) da região do coletor p+ na região de condução n-

, o IGBT não pode conduzir na direção inversa.

No circuito em ponte, onde o fluxo da corrente inversa é necessário, um Diodo é colocado em paralelo com o IGBT para conduzir a corrente no sentido contrário. O custo não muito alto devido a alta tensão, onde o uso do IGBT domina, pequenos Diodos são mais eficiêntes que o corpo de Diodo do MOSFET.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. A.Nakagawa et al., "Safe operating area for 1200-V non-latch-up bipolar-mode MOSFETs", IEEE Trans. on Electron Devices, ED-34, pp.351-355(1987)