절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 란 무엇입니까?

가장 간단한 수준에서, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)는 켜져있을 때 전원 흐름을 허용하고 꺼져있을 때 전원 흐름을 중지하는 데 사용되는 스위치입니다. IGBT는 솔리드 스테이트 장치이므로 움직이는 부품이 없습니다. 물리적 인 연결을 열고 닫는 대신 전기 경로를 생성하거나 차단하는 특성을 변경하는베이스라고하는 반도체 구성 요소에 전압을 적용하여 작동합니다.

이 기술의 가장 분명한 장점은 마모되는 움직이는 부품이 없다는 것입니다. 그러나 솔리드 스테이트 기술은 완벽하지 않습니다. 전기 저항, 전력 요구 사항 및 스위치 작동에 필요한 시간에도 여전히 문제가 있습니다.

절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 종래의 고체 트랜지스터의 단점 중 일부를 최소화하도록 설계된 개선 된 유형의 트랜지스터이다. 전원 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET)에서 발견 될 때 스위치를 켤 때 낮은 저항과 빠른 속도를 제공하지만 끄는 데 약간 느립니다. 또한 다른 유형의 트랜지스터처럼 일정한 전압원이 필요하지 않습니다.

IGBT가 켜지면 게이트에 전압이 적용됩니다. 이것은 전류의 채널을 형성합니다. 그러면베이스 전류가 공급되어 채널을 통해 흐릅니다. 이것은 본질적으로 MOSFET의 작동 방식과 동일합니다. 이에 대한 예외는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 구성이 회로가 꺼지는 방식에 영향을 미친다는 것입니다.

절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 MOSFET과 다른 기판 또는베이스 재료를 갖는다. 기판은 전기 접지로의 경로를 제공합니다. MOSFET에는 N + 기판이 있으며 IGBT의 기판은 P +이며 N + 버퍼가 맨 위에 있습니다.

이 설계는 스위치가 2 단계로 발생하도록하여 IGBT에서 스위치가 꺼지는 방식에 영향을줍니다. 첫째, 전류가 매우 빠르게 떨어집니다. 둘째, 재결합이라는 효과가 발생하는데,이 동안 기판 상부의 N + 버퍼는 저장된 전하를 제거한다. 오프 스위치가 두 단계로 진행되면 MOSFET보다 약간 더 오래 걸립니다.

이러한 특성으로 인해 IGBT를 기존 MOSFET보다 작게 제조 할 수 있습니다. 표준 바이폴라 트랜지스터는 IGBT보다 약간 더 많은 반도체 표면적을 필요로합니다. MOSFET은 두 배 이상을 요구합니다. 이를 통해 IGBT 생산 비용을 크게 줄이고 더 많은 것을 단일 칩에 통합 할 수 있습니다. 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 작동시키기위한 전력 요구량은 다른 애플리케이션보다 낮습니다.