Hvad er en isoleret gate-bipolar transistor?
På sit enkleste niveau er en isoleret gate bipolær transistor (IGBT) en switch, der bruges til at tillade strømtilstrømning, når den er tændt, og for at stoppe strømmen, når den er slukket. En IGBT er en solid state-enhed, hvilket betyder, at den ikke har bevægelige dele. I stedet for at åbne og lukke en fysisk forbindelse, betjenes den ved at anvende spænding til en halvlederkomponent, kaldet basen, som ændrer dens egenskaber for at skabe eller blokere en elektrisk bane.
Den mest åbenlyse fordel ved denne teknologi er, at der ikke er bevægelige dele at slides op. Solid-state-teknologi er dog ikke perfekt. Der er stadig problemer med elektrisk modstand, strømkrav og endda den tid, der kræves for at kontakten skal fungere.
En isoleret port bipolær transistor er en forbedret type transistor konstrueret til at minimere nogle af ulemperne ved en konventionel faststof-transistor. Det giver den lave modstand og den hurtige hastighed, når du tænder for den, der findes i en kraftmetal-oxid-halvleder-felteffekttransistor (MOSFET), selvom det er lidt langsommere at slukke for. Det kræver heller ikke en konstant spændingskilde, som andre typer transistorer gør.
Når en IGBT er tændt, tilføres spænding til porten. Dette danner kanalen for den elektriske strøm. Basestrømmen tilføres derefter og strømmer gennem kanalen. Dette er i det væsentlige identisk med, hvordan en MOSFET fungerer. Undtagelsen herfra er, at konstruktionen af den isolerede bipolære transistor i porten påvirker, hvordan kredsløbet slukkes.
En isoleret, bipolær porttransistor har et andet underlag eller basismateriale end en MOSFET. Underlaget giver stien til elektrisk jord. En MOSFET har et N + -underlag, mens et IGBT's underlag er P + med en N + -buffer på toppen.
Dette design påvirker den måde, hvor kontakten slukkes i en IGBT, ved at lade den forekomme i to trin. Først falder strøm meget hurtigt. For det andet forekommer en effekt kaldet rekombination, hvor N + -pufferen oven på underlaget eliminerer den lagrede elektriske ladning. Når afbryderen sker i to trin, tager det lidt længere tid end med en MOSFET.
Deres egenskaber gør det muligt at fremstille IGBT'er til at være mindre end konventionelle MOSFET'er. En standard bipolær transistor kræver lidt mere halvlederoverfladeareal end IGBT; en MOSFET kræver mere end dobbelt så meget. Dette reducerer omkostningerne til at producere IGBT'er betydeligt og tillader, at flere af dem integreres i en enkelt chip. Effektbehovet til betjening af en isoleret port bipolar transistor er også lavere end med andre applikationer.