Cos'è un transistor bipolare a gate isolato?
Al suo livello più semplice, un transistor bipolare 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 ovvio di questa tecnologia è che non ci sono parti 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 funzionamento del passaggio.
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 TRANSI Effetto di campo-ossido-semiconduttore di potenzaStor (MOSFET), sebbene sia leggermente più lento a spegnere. Inoltre non richiede una fonte costante di tensione come fanno altri tipi di transistor.
Quando viene attivato un IGBT, la tensione viene applicata al gate. 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 questo 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 o un materiale di base diverso 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. Secondo, un effettoChiamato ricombinazione si verifica, 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 a lungo 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.