¿Qué es un transistor bipolar de puerta aislado?
En su nivel más simple, un transistor bipolar de puerta aislado (IGBT) es un interruptor utilizado para permitir el flujo de potencia cuando está encendido y para detener el flujo de potencia cuando está apagado. Un IGBT es un dispositivo de estado sólido, lo que significa que no tiene partes móviles. En lugar de abrir y cerrar una conexión física, se opera aplicando voltaje a un componente semiconductor, llamado base, que cambia sus propiedades para crear o bloquear una ruta eléctrica.
La ventaja más obvia para esta tecnología es que no hay partes móviles para desgastar. Sin embargo, la tecnología de estado sólido no es perfecta. Todavía hay problemas con la resistencia eléctrica, los requisitos de energía e incluso el tiempo requerido para que funcione el interruptor.
Un transistor bipolar de compuerta aislada es un tipo mejorado de transistor diseñado para minimizar algunas de las desventajas de un transistor de estado sólido convencional. Ofrece la baja resistencia y la velocidad rápida cuando se enciende encontrado en una potencia de metal-óxido-óxido-semiconductor TransiStor (MOSFET), aunque es un poco más lento apagar. Tampoco requiere una fuente constante de voltaje como lo hacen otros tipos de transistores.
Cuando se enciende un IGBT, se aplica voltaje a la puerta. Esto forma el canal para la corriente eléctrica. La corriente base se suministra y fluye a través del canal. Esto es esencialmente idéntico a cómo funciona un MOSFET. La excepción a esto es que la construcción del transistor bipolar de la puerta aislada afecta la forma en que el circuito se apaga.
Un transistor bipolar de puerta aislada tiene un sustrato diferente o material base que un MOSFET. El sustrato proporciona el camino hacia la tierra eléctrica. Un MOSFET tiene un sustrato N+, mientras que el sustrato de un IGBT es P+ con un búfer N+ en la parte superior.
Este diseño afecta la forma en que el interruptor se apaga en un IGBT, permitiendo que ocurra en dos etapas. Primero, la corriente cae muy rápidamente. Segundo, un efectoSe llamó recombinación, durante el cual el tampón N+ en la parte superior del sustrato elimina la carga eléctrica almacenada. Con el interruptor de apagado en dos pasos, lleva un poco más tiempo que con un MOSFET.
Sus propiedades permiten que los IGBT se fabriquen para ser más pequeños que los MOSFET convencionales. Un transistor bipolar estándar requiere un poco más de superficie semiconductora que el IGBT; Un MOSFET requiere más del doble. Esto reduce significativamente el costo de producir IGBT y permite que más se integren en un solo chip. El requisito de energía para operar un transistor bipolar de puerta aislado también es menor que con otras aplicaciones.