Qu'est-ce qu'un transistor bipolaire à la porte isolée?

À son niveau le plus simple, un transistor bipolaire de grille isolé (IGBT) est un commutateur utilisé pour permettre un flux de puissance lorsqu'il est allumé et pour arrêter le flux de puissance lorsqu'il est éteint.Une IGBT est un appareil à semi-conducteurs, ce qui signifie qu'il n'a pas de pièces mobiles.Au lieu d'ouvrir et de fermer une connexion physique, elle est exploitée en appliquant une tension à un composant semi-conducteur, appelé la base, qui modifie ses propriétés pour créer ou bloquer un chemin électrique.

L'avantage le plus évident de cette technologie est qu'il n'y a paspièces mobiles à épuiser.La technologie à l'état solide n'est cependant pas parfaite.Il y a encore des problèmes avec la résistance électrique, les besoins en puissance et même le temps requis pour que l'interrupteur fonctionne.

Un transistor bipolaire à la porte isolée est un type amélioré de transistor conçu pour minimiser certains des inconvénients d'un transistor à l'état solide conventionnel.Il offre la faible résistance et la vitesse rapide lors de l'allumage trouvé dans un transistor à effets de champ (MOSFET) de métal-oxyde de puissance (MOSFET), bien qu'il soit légèrement plus lent à désactiver.Il ne nécessite pas non plus une source constante de tension comme les autres types de transistors.

Lorsqu'un IGBT est allumé, une tension est appliquée à la porte.Cela forme le canal du courant électrique.Le courant de base est ensuite fourni et traverse le canal.Ceci est essentiellement identique à la façon dont un MOSFET fonctionne.L'exception à cela est que la construction du transistor bipolaire de la porte isolée affecte la façon dont le circuit s'éteint.

Un transistor bipolaire de grille isolé a un substrat ou un matériau de base différent, un MOSFET.Le substrat fournit le chemin de la terre électrique.Un MOSFET a un substrat N +, tandis que le substrat d'un IGBT est P + avec un tampon N + sur le dessus.

Cette conception affecte la façon dont le commutateur s'éteint dans une IGBT, en lui permettant de se produire en deux étapes.Tout d'abord, le courant tombe très rapidement.Deuxièmement, un effet appelé recombinaison se produit, au cours duquel le tampon N + au-dessus du substrat élimine la charge électrique stockée.Avec l'interrupteur OFF qui se produit en deux étapes, cela prend un peu plus de temps qu'avec un MOSFET.

Leurs propriétés permettent de fabriquer des IGBT pour être plus petites que les MOSFET conventionnels.Un transistor bipolaire standard nécessite un peu plus de surface de semi-conducteur que l'IGBT;Un MOSFET nécessite plus de deux fois plus.Cela réduit considérablement le coût pour produire des IGBT et permet d'intégrer davantage dans une seule puce.L'exigence de puissance pour faire fonctionner un transistor bipolaire à la porte isolée est également inférieure à celle des autres applications.