Cos'è un transistor bipolare a gate isolato?

Al suo livello più semplice, un transistor bipolare a gate isolato (IGBT) è un interruttore usato per consentire il flusso di alimentazione quando è acceso e per fermare il flusso di potenza quando è spento.Un IGBT è un dispositivo a stato solido, il che significa che non ha parti in movimento.Invece di aprire e chiudere una connessione fisica, viene azionata applicando la tensione a un componente a semiconduttore, chiamato base, che cambia proprietà per creare o bloccare un percorso elettrico.

Il vantaggio più evidente di questa tecnologia è che non esiste nonparti in movimento da logorare.La tecnologia a stato solido non è perfetta, però.Ci sono ancora problemi con la resistenza elettrica, i requisiti di alimentazione e persino il tempo necessario per il passaggio per funzionare.

Un transistor bipolare a gate isolato è un tipo migliorato di transistor progettato per ridurre al minimo alcuni degli svantaggi di un transistor a stato solido convenzionale.Offre la bassa resistenza e la velocità rapida quando si accende in un transistor a effetto campo-semicomo-semiconduttore (MOSFET), sebbene sia leggermente più lento per spegnere.Inoltre, non richiede una fonte costante di tensione come fanno altri tipi di transistor.

Quando è acceso un IGBT, la tensione viene applicata al cancello.Questo forma il canale per la corrente elettrica.La corrente di base viene quindi fornita e scorre attraverso il canale.Questo è essenzialmente identico a come opera un MOSFET.L'eccezione a ciò è che la costruzione del transistor bipolare a gate isolato influisce su come si spegne il circuito.

Un transistor bipolare a gate isolato ha un substrato diverso o materiale di base rispetto a un MOSFET.Il substrato fornisce il percorso verso la terra elettrica.Un MOSFET ha un substrato N+, mentre un substrato di IGBT è P+ con un buffer N+ in cima.

Questo design influisce sul modo in cui l'interruttore si spegne in un IGBT, consentendo che si verifichi in due fasi.Innanzitutto, l'attuale scende molto rapidamente.In secondo luogo, si verifica un effetto chiamato ricombinazione, durante il quale il tampone N+ sopra il substrato elimina la carica elettrica immagazzinata.Con l'interruttore Off che si verifica in due passaggi, ci vuole leggermente più tempo rispetto a un MOSFET.

Le loro proprietà consentono di fabbricare gli IGBT per essere più piccoli dei MOSFET convenzionali.Un transistor bipolare standard richiede una superficie leggermente più di semiconduttore rispetto all'IGBT;Un MOSFET richiede più del doppio.Ciò riduce significativamente il costo per produrre IGBT e consente di integrare più di loro in un singolo chip.Anche il requisito di alimentazione per il funzionamento di un transistor bipolare a gate isolato è inferiore rispetto ad altre applicazioni.