Casi todas las personas modernas han oído al menos que los transistores se usan ampliamente en varios dispositivos electrónicos y eléctricos. Los expertos en electrónica saben que los transistores se dividen en bipolares y de campo. La principal diferencia entre los dos es que los transistores bipolares son impulsados por una corriente que se alimenta a su base, mientras que los de campo son alimentados por voltaje, cuyo potencial se aplica a la puerta de estos elementos.
También hay otro tipo de transistor que se desarrolló a finales de los 70. siglo pasado y se llama IGBT. Este dispositivo semiconductor combina las características básicas de un transistor bipolar y un transistor de efecto de campo: es similar en estructura a un dispositivo bipolar, pero está controlado por voltaje. Esta interesante propiedad se logra debido al hecho de que la puerta como electrodo de control está aislada.
Estructura IGBT
Desde el punto de vista de su estructura interna, el IGBT está hecho como una estructura compuesta y es una combinación de un transistor de efecto de campo y un transistor bipolar. La parte bipolar de la estructura asume las funciones de potencia, mientras que el elemento de campo implementa las funciones de control. Los nombres de dos electrodos se toman prestados del elemento bipolar: el colector y el emisor, y en el campo, el electrodo de control se llama puerta.
Ambos bloques principales de la estructura forman un todo único y están interconectados como se muestra en la Figura 1. De ello se deduce que el transistor IGBT puede considerarse un desarrollo del conocido circuito Darlington, implementado a partir de dos transistores bipolares.
Beneficios
El esquema de interacción de sus principales bloques utilizado en elementos IGBT permite eliminar uno de los las principales desventajas de un potente transistor bipolar: una ganancia relativamente pequeña en Actual. Por lo tanto, al construir elementos clave, la potencia requerida de los circuitos de control se reduce significativamente.
El uso de una estructura bipolar en un transistor IGBT como fuerza elimina el efecto de saturación, lo que aumenta notablemente su velocidad de respuesta. Al mismo tiempo, aumenta el voltaje de funcionamiento máximo y disminuye la pérdida de energía en estado de encendido. Los elementos más avanzados de este tipo conmutan corrientes de cientos de amperios y la tensión de funcionamiento alcanza varios miles de voltios a frecuencias de funcionamiento de hasta varias decenas de kHz.
Diseño y alcance del transistor IGBT
En su diseño, como se muestra en la Figura 2, el transistor IGBT tiene un diseño tradicional, admite montaje directo en un radiador, y tampoco requiere cambios en el diseño y la tecnología de instalación de los circuitos de potencia electrónica.
No hace falta decir que los IGBT se pueden incorporar en módulos. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de uno de ellos.
Las áreas de enfoque de las aplicaciones IGBT son:
- fuentes de pulso tipo de fuente de alimentación con corriente continua;
- sistemas de control de propulsión eléctrica;
- fuentes de corriente de soldadura.
Junto con las fuentes de alimentación convencionales e ininterrumpidas de varios equipos, los transistores IGBT son atractivos para el transporte eléctrico, porque permiten un control de alta precisión del esfuerzo de tracción y eliminan los tirones típicos de los sistemas controlados mecánicamente cuando movimiento.