Transistores bipolares de porta isolada - igbts

Transistores Bipolares de porta isolada - IGBTs
Anderson Felix

Resumo—Um transistor bipolar de porta isolada (do inglês insulated gate bipolar transistor - IGBT) combina as vantagens dos BJTs e MOSFETs. Um IGBT tem impedância de entrada elevada, como os MOSFETs, e baixas perdas em condução, como os BJTs. Mas não há o problema de ruptura secundária, como nos BJTs. Devido ao projeto e à estruturação da pastilha, a resistência equivalente do dreno para a fonte RDS é controlada para comportar-se como a de um BJT. Index Terms—IGBT

II. T RANSISTORES BIPOLARES DE PORTA ISOLADA IGBT S O transistor bipolar de porta isolada (IGBT) mescla as características de baixa queda de tensão no estado ligado do BJT com as excelentes características de chaveamento, um circuito de acionamento da porta bem simples e a alta impedância de entrada do MOSFET. Existem IGBTs com valores nominais de corrente e tensão bem além daqueles normalmente encontrados para MOSFETs de potência. O POWEREX IGBT CM 1000HA-28H, por exemplo, tem valores nominais de tensão igual a 1400V e de corrente igual a 1000A. OS IGBTs estão substituindo os MOSFETs em aplicações de alta tensão, nas quais as perdas na condução precisam ser mantidas em valores baixos. Embora as velocidades de chaveamento dos IGBTs sejam maiores (até 50KHz) do que as dos BJTs, são menores do que as dos MOSFETs. Portanto, as frequências máximas de chaveamento possíveis com IGBT ficam entre as dos BJTs e as dos MOSFETs. Ao contrário do que ocorre no MOSFET, o IGBT não tem qualquer diodo reverso interno. Assim, sua capacidade de bloqueio para tensões inversas é muito ruim. A tensão inversa máxima que ele pode suportar é de menos de 10V. A figura 2 apresenta o simbolo de um IGBT canal N e seu equivalente, composto por um MOSFET e por um BJT. O IGBT tem três terminais: a porta, o coletor e o emissor. O corte transversal do silício de um IGBT é mostrado na figura 1a, que é idêntica àquela de um MOSFET, exceto que o substrato é p+ . Entretanto, a