Transistor Bipolar de Porta Isolada

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Universidade do planalto catarinense

NÚCLEO de Ciências Exatas e Tecnológicas

Curso de ENGENHARIA elétrica

TRANSISTOR IGBT

Transistor Bipolar de Porta Isolada

LAGES SC

2016

TRANSISTOR IGBT

Seminário apresentado à disciplina de Eletrônica Analógica, 4º semestre do curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Planalto Catarinense.

Professor. RUI DE OLIVEIRA

LAGES SC

2016

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        4

2 DESENVOLVIMENTO        5

2.1 PRINCIPAIS VANTAGENS DO IGBT        7

2.2 AS PRINCIPAIS DESVANTAGENS        7

3 APLICAÇÃO E CIRCUITOS        8

4 CONCLUSÃO        9

5 REFERENCIAS        10

1 INTRODUÇÃO

        Desde a invenção do primeiro tiristor de junção PNPN, teve um grande avanço nos dispositivos de potência. Até por volta de 1970 os tiristores convencionais foram usados exclusivamente em industrias, a partir de 1970 foram desenvolvidos vários tipos de dispositivos semicondutores, divididos em cinco partes: os diodos de potência, os tiristores, os transistores bipolares de junção de potência, os MOSFET’s de potência, os SIT’s (Static Induction Tranistor) e os IGBT’s (Insulated Gate Bipolar  Transistor)

        O IGBT tem uma vasta facilidade de acionamento dos MOSFET’s e sua elevada impedância de entrada com poucas perdas, nos últimos anos com o avanço da tecnologia tem crescido e se desenvolvidos muitos a qualidade fazendo com que tem operações em frequências de dezenas de KHz.

        IGBT é um componente que se tornou um grande aliado para comutação de carga de alta corrente em regime de alta velocidade.     

2 DESENVOLVIMENTO

         IGBT (Insulted Gate Bipolar Transistor) possuindo características de comutação bipolares de potência e alta impedância de entrada. Se tornando cada vez mais popular nos circuitos de controle de potência principalmente em industrias e até mesmo em eletrônica de consumo e embarcada.

        Uma das desvantagens do IGBT em relação ao BJT padrão é o tempo mais lento de desligamento, para comutação rápida e capacidade de manipulação de alta corrente, é difícil bater o transistor de junção bipolar, mas pode se fazer melhoria no tempo de desligamento (turn-off) do IGBT pode ser conseguido por certas mudanças no desenho, mas só a custa de uma maior queda de tensão entre coletor e emissor.

        No entanto, o IGBT fornece boas alternativas para IGFET’s e BJT’s para aplicações de alta corrente.

         

        

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        Sendo frequentemente utilizado como uma chave, alternando os estados de condução (on-state) e corte (off-state) os quais são controlados pela tensão de porta, assim como um MOSFET.

         Se aplicar uma tensão de porta positiva em relação ao emissor, a junção J1 da figura anterior ficará reversamente polarizada e nenhuma corrente ira circular. Se for aplicada uma tensão positiva no terminal de porta fara que surja um campo elétrico na região de óxido de silício responsável pela repulsão das lacunas pertencentes ao substrato tipo P e a atração de elétrons livres desses mesmo substrato para a região imediatamente abaixo da porta.

        Se não houver condução de corrente nos terminais da porta, não haverá condução de corrente entre emissor e o coletor, pois, a junção J2 estará reversamente polarizada, bloqueando a corrente.

         Uma característica desta operação direta de breakdown, determinada pela tensão da junção J2. Esse fato e de muita importância, em particular para dispositivos de potência onde grandes tensões e correntes envolvidas. A tensão de breakdown de junção J2 é dependente da porção mais fracamente dopada da junção, isto é camada N-.

         Se for aplicada uma tensão entre a porta e emissor do dispositivo, fazendo a porta possuir uma tensão positiva com relação ao emissor, uma corrente de pequena intensidade e de curta duração circular pela porta de forma a carregar a capacitância que existe entre a porta e a porção semicondutora logo abaixo do terminal de porta. Quando a tensão entre a porta e o emissor atinge um determinado valor limite que depende do dispositivo conhecida como tensão de limiar, simbolizada por Vth, a quantidade de elétrons livres atraídos pelo campo elétrico é tamanha que a região imediatamente abaixo da porta acaba por se transporta do tipo p para tipo n, fenômeno conhecido de inversão. Assim cada camada que teve o processo recebe o nome de camada de inversão conhecida como

Canal.

        Essa injeção de lacunas da região de arrastamento cria modulações de condutividade, os elétrons livres e lacunas atingem valores elevados que a região n- geralmente apresenta. A condutividade dá ao IGBT sua baixa tensão de condução entre os terminais de coletor e emissor, IGBT pelo motivo de ser reduzida a resistência da região de arrastamento, isso ocorre pelo fato da condutividade de um material semicondutor ´r proporcional a densidade desse material, onde IGBT drena corrente elevas com poucas perdas de potência.