IGBT (ang. Insulated Gate Bipolar Transistor) - tranzystor bipolarny z izolowaną bramką. Jest to element półprzewodnikowy mocy używany w przekształtnikach energoelektronicznych o mocach do kilkuset kilowatów.
Łączy zalety dwóch typów tranzystorów: łatwość sterowania tranzystorów polowych i wysokie napięcie przebicia oraz szybkość przełączania tranzystorów bipolarnych; jest wykorzystywany m.in. w falownikach jako łącznik, umożliwia załączanie prądów do 1 kA i blokowanie napięć do 6 kV.
Zasada działania tranzystora IGBT
Rysunek1
Najpopularniejszy sposób oznaczania IGBT to symbol tranzystora bipolarnego npn, w którym emiter oznaczony jest jako kolektor, a połączenie kolektora i drenu nosi nazwę emitera (symbol środkowy z rysunku). Sposób połączenia występujący na schemacie zastępczym przypomina tranzystor bipolarny Darlingtona. Tranzystor MOSFET steruje bazą tranzystora bipolarnego pnp zapewniając szybkie przechodzenie od stanu blokowania do przewodzenia i na odwrót. Jednakże w odróżnieniu od układu Darlingtona, w tranzystorze IGBT największa część prądu drenu płynie przez kanał tranzystora MOSFET.Stan blokowania IGBT występuje gdy napięcie między bramką a źródłem jest niższe od wartości progowej Ugs(th), wielkości znanej z tranzystora MOSFET. Dołączone napięcie dren-źródło powoduje przepływ bardzo małego prądu upływu ( Leakage current ). Kiedy napięcie bramka-źródło przekroczy wartość progową Ugs(th)tranzystora MOSFET struktury IGBT to zaczyna on przewodzić - płynie prąd drenu określony napięciem kolektor-emiter oraz wartością napięcia sterującego Uge.
Przyrzad ten powstał przez połaczenie w obszarze monolitycznego materiału półprzewodnikowego tranzystora bipolarnego z tranzystorem polowym typu MOS. Utworzona w ten sposób struktura ma pozytywne cechy obu przyrzadów i stanowi atrakcyjny półprzewodnikowy łacznik przydatny do układów o mocy nawet kilkuset kilowatów i pracujacy z czestotliwoscia przełaczania siegajaca 30kHz. Maksymalne dopuszczalne wartosci blokowanego napiecia przekraczaja 6kV, co oznacza pełna przydatnosc IGBT układach zasilanych z sieci o napieciu skutecznym 400 VAC i wyzszym. Prady znamionowe moga miec wartosci do 3.3kA. Niezwykle wazna zaleta IGBT jest - przejeta od tranzystora MOS - łatwosc sterowania go przez zmiane potencjału izolowanej bramki, co bardzo upraszcza konstrukcje całego urzadzenia. Pewna wada IGBT jest znaczny spadek napiecia wystepujacy na nich w stanie przewodzenia (ok. 2,5V). Jednakze sumaryczne straty mocy w IGBT sa mniejsze niz w klasycznym tranzystorze bipolarnym. Kolejna wada (jak wszystkich półprzewodników krzemowych) jest ograniczona temperatura pracy (do temperatury złacza około 150oC).