¿Qué es un Transistor IGBT?
El transistor bipolar de puerta aislada o transistor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia.
Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores 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.
Indice del Artículo
En la imagen a un costado se muestra el circuito equivalente de IGBT. Es la misma estructura de circuito utilizada en el Transistor Darlington donde dos transistores están conectados exactamente de la misma manera. Combina dos dispositivos, MOSFET de canal N y transistor PNP. El canal MOSFET de N está manejando el transistor PNP. Un pin de salida estándar de BJT incluye collector, base y emisor y un pin MOSFET estándar incluye Gate, Drain y Source. Pero en el caso de los pines del transistor IGBT, es la puerta, que proviene del MOSFET del canal N y el colector y el emisor provienen del transistor PNP.
En el transistor PNP, el colector y el emisor es el camino para la conducción cuando se enciende el IGBT, se conduce y transporta la corriente a través de él. Esta ruta es controlada por el MOSFET del canal N.
Características Adicionales
De MOSFET:
Impedancia de entrada muy alta.
Control total por voltaje.
De BJT:
No tiene problemas de segunda ruptura.
Muy alta capacidad de manejo de corriente.
Pocas pérdidas de conducción cuando está activo.
Aplicaciones
Su versatilidad lo hace ideal para el control de corriente alterna (C.A.).
Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apague correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente Alterna.
Funcionamiento y comparación con otros transistores
En principio, un transistor IGBT es la suma de un transistor MOSFET con un BJT, este semiconductor de potencia de tres terminales funciona solamente con voltaje positivo, el cual fluye desde la terminal colectora hasta el emisor, tal como en los transistores BJT, y se debe suministrar un voltaje en la terminal de la puerta (Gate) para que realice su función; lo más importante de los IGBT es que puede generar grandes potencias con un mínimo de voltaje suministrado.
Estructuralmente se encuentra formado por obleas dopadas de tipo N y de tipo P que forman 4 capas de union PN, esto reduce la resistencia, haciendo menor el voltaje en la conducción.
Te muestro a continuación una comparativa del comportamiento de los diferentes transistores:
La diferencia es enorme entre unos y otros, a pesar de que la velocidad de conmutación es más eficiente en los MOSFET, seguimos creyendo que la opción más viable en cuanto a consumo de funcionamiento/demanda de potencia, es el transistor IGBT.