Hva er en isolert gate bipolar transistor?
På det enkleste nivået er en isolert gate bipolar transistor (IGBT) en bryter som brukes for å tillate strømstrøm når den er på og for å stoppe strømmen når den er av. En IGBT er en solid state-enhet, noe som betyr at den ikke har bevegelige deler. I stedet for å åpne og lukke en fysisk forbindelse, betjenes den ved å bruke spenning på en halvlederkomponent, kalt basen, som endrer dens egenskaper for å opprette eller sperre en elektrisk bane.
Den mest åpenbare fordelen med denne teknologien er at det ikke er bevegelige deler å slites ut. Solid-state-teknologi er imidlertid ikke perfekt. Det er fremdeles problemer med elektrisk motstand, strømbehov og til og med tiden som kreves for at bryteren skal fungere.
En isolert gate bipolar transistor er en forbedret type transistor konstruert for å minimere noen av ulempene ved en konvensjonell solid-state transistor. Det gir lav motstand og rask hastighet når du slår på den som finnes i en kraftmetall-oksyd – halvleder-felteffekttransistor (MOSFET), selv om det er litt tregere å slå av. Det krever heller ikke en konstant spenningskilde slik andre typer transistorer gjør.
Når en IGBT er slått på, tilføres spenning til porten. Dette danner kanalen for den elektriske strømmen. Basestrømmen blir deretter tilført og strømmer gjennom kanalen. Dette er i hovedsak identisk med hvordan en MOSFET fungerer. Unntaket fra dette er at konstruksjon av den isolerte porten bipolare transistoren påvirker hvordan kretsen slås av.
En isolert gate bipolar transistor har et annet underlag, eller basismateriale, enn en MOSFET. Underlaget gir banen til elektrisk jord. En MOSFET har et N + -underlag, mens en IGBTs underlag er P + med en N + -buffer på toppen.
Denne designen påvirker måten bryteren slås av i en IGBT, ved å la den skje i to trinn. For det første faller strømmen veldig raskt. For det andre oppstår en effekt som kalles rekombinasjon, hvor N + -bufferen på toppen av underlaget eliminerer den lagrede elektriske ladningen. Når avbryteren skjer i to trinn, tar det litt lengre tid enn med en MOSFET.
Deres egenskaper gjør det mulig å produsere IGBT-er som er mindre enn konvensjonelle MOSFET-er. En standard bipolar transistor krever litt mer halvlederoverflate enn IGBT; en MOSFET krever mer enn dobbelt så mye. Dette reduserer kostnadene for å produsere IGBT-er betydelig, og gjør at flere av dem kan integreres i en enkelt brikke. Effektbehovet for å betjene en isolert gate bipolar transistor er også lavere enn med andre bruksområder.