En basit seviyede, yalıtılmış bir kapı bipolar transistörü (IGBT), açıkken içeri giren güç akışını sağlamak ve kapalıyken güç akışını durdurmak için kullanılan bir anahtardır. Bir IGBT katı halli bir cihazdır, yani hareketli parçası yoktur. Fiziksel bir bağlantı açmak ve kapatmak yerine, elektrik yolu oluşturmak veya engellemek için özelliklerini değiştiren, temel adı verilen yarı iletken bir bileşene voltaj uygulanarak çalıştırılır.
Bu teknolojinin en belirgin avantajı, aşınacak hareketli parça olmamasıdır. Katı hal teknolojisi olsa da mükemmel değil. Elektriksel direnç, güç gereksinimleri ve hatta şalterin çalışması için gereken zamanla ilgili sorunlar var.
Yalıtılmış bir kapı bipolar transistörü, geleneksel bir katı-hal transistörünün dezavantajlarının bir kısmını en aza indirgemek için tasarlanmış geliştirilmiş bir transistör türüdür. Bir güç metal oksit-yarı iletken alan etkili transistörde (MOSFET) bulunduğunda, kapanması biraz daha yavaş olsa da, düşük direnç ve hızlı hız sunar. Ayrıca, diğer transistör tiplerinin yaptığı gibi sabit bir voltaj kaynağı gerektirmez.
Bir IGBT açıldığında, geçide voltaj uygulanır. Bu elektrik akımı için kanal oluşturur. Baz akım daha sonra tedarik edilir ve kanal boyunca akar. Bu aslında bir MOSFET'in nasıl çalıştığıyla aynıdır. Bunun istisnası, yalıtımlı kapı bipolar transistörünün yapısının, devrenin nasıl kapandığını etkilemesidir.
Yalıtımlı bir kapı bipolar transistörü, bir MOSFET'ten farklı bir substrat veya baz materyale sahiptir. Substrat elektrik toprağa yol sağlar. Bir MOSFET'in bir N + substratı varken, bir IGBT'nin substratı üstünde N + tamponu olan P + 'dır.
Bu tasarım, anahtarın bir IGBT'de kapanma şeklini etkiler ve iki aşamada gerçekleşmesini sağlar. İlk olarak, akım çok hızlı bir şekilde düşer. İkincisi, rekombinasyon adı verilen bir etki oluşur; bu sırada substratın üstündeki N + tamponu depolanan elektrik yükünü ortadan kaldırır. Kapama düğmesi iki adımda gerçekleşirken, MOSFET ile olandan biraz daha uzun sürer.
Özellikleri, IGBT'lerin geleneksel MOSFET'lerden daha küçük üretilmesine izin verir. Standart bir bipolar transistör, IGBT'den biraz daha fazla yarı iletken yüzey alanı gerektirir; Bir MOSFET, iki katından daha fazlasına ihtiyaç duyar. Bu, IGBT üretme maliyetini önemli ölçüde azaltır ve daha fazlasının tek bir yonga içine entegre edilmesine olanak tanır. Yalıtımlı bir kapı iki kutuplu transistörü çalıştırmak için güç gereksinimi, diğer uygulamalara göre daha düşüktür.
