TIRISTOR IGBT

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del ingles  Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor  que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electronica depotencia

Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los trasistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar , combinando una puerta aislada fet para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.

Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en maquinas electricas  y convertidores de potencia que nos acompañan cada día y por todas partes, sin que seamos particularmente conscientes de eso: automovil , tren , metro,  (en Inglés UPS), etc.

características

El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 20 khz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada, control de la tracción en motores y cocina de inducion . Grandes módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios  con voltajes de bloqueo de 6.000 voltios . 

Se puede concebir el IGBT como un transistor darlington híbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conducción. Sin embargo las corrientes transitorias de conmutacion de la base pueden ser igualmente altas. En aplicaciones de electrónica de potencia es intermedio entre los tiristores y los mosfet. Maneja más potencia que los segundos siendo más lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros. 

Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta. 

CARACTERISTICAS A TENER EN CUENTA EN UN IGBT:

• IDmax Limitada por efecto Latch-up. • VGSmax Limitada por el espesor del óxido de silicio. • Se diseña para que cuando VGS = VGSmax la corriente de cortocircuito sea entre 4 a 10 veces la nominal (zona activa con VDS=Vmax) y pueda soportarla durante unos 5 a 10 μs. y pueda actuar una protección electrónica cortando desde puerta. • VDSmax es la tensión de ruptura del transistor pnp. Como α es muy baja, será VDSmax=BVCB0 Existen en el mercado IGBTs con valores de 600, 1.200, 1.700, 2.100 y 3.300 voltios. (anunciados de 6.5 kV). • La temperatura máxima de la unión suele ser de 150ºC (con SiC se esperan valores mayores) • Existen en el mercado IGBTs encapsulados que soportan hasta 400 o 600 Amp. • La tensión VDS apenas varía con la temperatura ⇒ Se pueden conectar en paralelo fácilmente ⇒ Se pueden conseguir grandes corrientes con facilidad, p.ej. 1.200 o 1.600 Amperios. En la actualidad es el dispositivo mas usado para potencias entre varios kW y un par de MW, trabajando a frecuencias desde 5 kHz a 40kHz.