IGBT транзистор

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) - биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ).

Дискретная реализация побистора (от слов полевой и биполярный транзистор) — прибора, сочетающего свойства БТ и ПТИЗ (полевой транзистор с изолированным затвором) была сделана советскими учёными в 1978 г.

Данный тип приборов IGBT создан за рубежом в начале 1980-х гг, и запатентован International Rectifier в 1983 г.

Первые IGBT не получили распространения из-за врождённых пороков - медленного переключения и низкой надёжности.

Второе (1990-е гг) и третье (современное) поколения IGBT в целом свободно от этих недостатков.

IGBT сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:

- малые потери в открытом состоянии при больших токах и высоких напряжениях;

- характеристики переключения и проводимость биполярного транзистора;

- управление как у MOSFET – напряжением;

- высокое входное сопротивление, низкий уровень управляющей мощности - от транзисторов с изолированным затвором;

- низкое значение остаточного напряжения во включенном состоянии - от биполярных транзисторов.

Диапазон использования - от десятков А до 1000 А по току, от сотен вольт до 10 кВ по напряжению

IGBT, представляет собой биполярный p-n-p транзистор, управляемый от MOSFET-транзистора с индуцированным каналом.

Структура базовой IGBT- ячейки представлена на рис. 11.3. Она содержит в стоковой области дополнительный p⁺-слой, в результате чего и образуется p-n-p биполярный транзистор с очень большой площадью, способный коммутировать значительные токи.

Рис. 11.3 Структуры IGBT транзисторов.

При закрытом состоянии структуры внешнее напряжение приложено к обедненной области эпитаксиального n^– -слоя.

При подаче на изолированный затвор положительного смещениявозникает (индуцируется, вследствие инверсии слоя) проводящий канал в р-области (на рисунке обозначен пунктирной линией) и включается МДП транзистор, обеспечивая открытие биполярного p-n-p транзистора.

Между внешними выводами коллектором и эмиттером начинает протекать ток. При этом ток стока МДП транзистора оказывается усиленным в (b+1) раз.

При включенном биполярном транзисторе в n^– -область идут встречные потоки носителей (электронов и дырок, рис. 1.3), что ведет к падению сопротивления этой области и дополнительному уменьшению остаточного напряжения на приборе.

Эквивалентня схема IGBT транзистора:

Рис. 11.4 Эквивалентные схемы IGBT транзистора.

УГО IGBT транзистора (рис.11.5).

Рис. 11.5 УГО IGBT