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TRANSISTOR IGBT
Electrónica de Potencia
Ingeniería Mecatrónica
Alumnos:
Rocío Mariana Barrón González
Carlos Emilio Aguilar Jasso
Arturo Vera
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VICTORIA
EL
IG
BT
D
E P
OT
EN
CIA
El transistor Bipolar de Puerta Aislada
Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
Este dispositivo aparece en los años 80
Mezcla características de un transistor bipolar y de un MOSFET
La característica de salida es la de un bipolar pero se controla por
tensión y no por corriente
G
C
E
BipolarMOSFET
Alta capacidad de manejar corriente (como un bipolar)
Facilidad de manejo (MOSFET)
Menor capacidad de conmutación (Bipolar)
No tiene diodo parásito
EL
IG
BT
D
E P
OT
EN
CIA
Estructura del IGBT
Es similar a la de un MOSFET
Sólo se diferencia en que se añade un sustrato P bajo el sustrato N
Es el dispositivo más adecuado para tensiones > 1000 V
El MOSFET es el mejor por debajo de 250 V
En los valores intermedios depende de la aplicación, de la frec.,etc.
EL
IG
BT
D
E P
OT
EN
CIA
El IGBT se suele usar cuando se dan estas condiciones:
• Bajo ciclo de trabajo
• Baja frecuencia (< 20 kHz)
• Aplicaciones de alta tensión (>1000 V)
• Alta potencia (>5 kW)
Aplicaciones típicas del IGBT
• Control de motores
• Sistemas de alimentación ininterrumpida
• Sistemas de soldadura
• Iluminación de baja frecuencia (<100 kHz)
y alta potencia
EL
IG
BT
D
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OT
EN
CIA
Gran capacidad de manejo de corriente
Comparación IGBT-MOSFET con el mismo área de semiconductor
El IGBT tiene menor caída de tensión
Menores pérdidas en conducción
Problema:
Coeficiente de temperatura negativo
A mayor temperatura, menor
caída de tensión
Conduce más corriente
Se calienta más
Esto es un problema para paralelizar IGBTs
Encapsulados de IGBT
TO 220
TO 247
EL
IG
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Módulos de potencia
MTP
Parámetros fundamentales para seleccionar un MOSFET
• Tensión de ruptura
• Corriente máxima
• Tensión colector-emisor
en saturación
Tensiones de ruptura de dispositivos comerciales
Media tensión Alta tensión
250 V
300 V
600 V
900 V
1200 V(Poco usuales)
EL
IG
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EN
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EL
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Características básicas
G
C
E
En ocasiones, el encapsulado incorpora
internamente un diodo
EL
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Características eléctricas
Tensión de saturación colector-emisor (como en bipolares)
Tensión umbral de puerta (como en MOSFETS)
Características térmicas
EL
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EN
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Cola de corriente
Características dinámicas
Circuito equivalente del IGBT
La base del bipolar no del accesible
La circuitería exterior no puede solucionar el
problema de la eliminación de los minoritarios
de la base
Esto da lugar a la llamada
“cola de corriente”
(current tail)
Problema: aumento de
pérdidas de conmutación
EL
IG
BT
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OT
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Características dinámicas
Al contrario que en el MOSFET, los tiempos de conmutación del IGBT
no dan información sobre las pérdidas de conmutación
Causa:
No tienen en cuenta el efecto de cola de corriente
Este efecto es muy significativo en el conjunto de pérdidas
Además, el tiempo de caída de la tensión VCE no queda definido
Este tiempo es muy importante para definir las pérdidas
Se hace mediante gráficos que proporciona el fabricante
EL
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Aplicaciones de un IGBT
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Aplicaciones de un IGBT
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Aplicaciones del IGBT
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Aplicaciones del IGBT
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Aplicaciones del IGBT
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Aplicaciones del IGBT
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EN
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Ventajas de un IGBT
- El consumo de energía es sensiblemente bajo.
- El tamaño y peso de los transistores es bastante menor
que los tubos de vacío.
- Una vida larga útil.
- No necesita tiempo de calentamiento.
- Resistencia mecánica elevada.
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