Características de los IGBT, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica de Potencia

¡Descarga Características de los IGBT y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Electrónica de Potencia solo en Docsity!

INGENIERÍA

MECATRÓNICA

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA APLICADA

Ing. FERNANDO MACHORRO

RAMOS

CARLOS REYES MORENO

188 N0 852 508 - A

05 DE OCTUBRE DE 20 20

TRANSISTOR IGBT

Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas, convertidores de potencia, domótica y Sistemas de Alimentación Ininterrumpida, entre otras aplicaciones. Transistor IGBT. Componente electrónico diseñado para controlar principalmente altas potencias, en su diseño está compuesto por un transistor bipolar de unión BJT y transistor de efecto de campo de metal oxido semiconductor MOSFET.

CARACTERÍSTICAS

El transistor IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 100 kHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada, control de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de bloqueo de 6.000 voltios. Se puede concebir el IGBT como un transistor Darlington híbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la corriente de base para mantenerse en conducción. Sin embargo las corrientes transitorias de conmutación de la base pueden ser igualmente altas. En aplicaciones de electrónica de potencia es intermedio entre los tiristores y los MOSFET. Maneja más potencia que los segundos siendo más lento que ellos y lo inverso respecto a los primeros.

¿CUÁL ES ESTRUCTURA

El IGBT es un dispositivo semiconductor de cuatro capas que se alternan (PNPN) que son controlados por un metal-óxido-semiconductor (MOS), estructura de la puerta sin una acción regenerativa. Un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) celular se construye de manera similar a un MOSFET de canal n vertical de poder de la construcción, excepto la n se sustituye con un drenaje + p + capa de colector, formando una línea vertical del transistor de unión bipolar de PNP. Este dispositivo posee la 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. En la figura II se observa la estructura interna de un IGBT, el mismo cuenta con tres pines Puerta (G), Emisor (E) y Colector (C).

¿QUÉ ES?

Es un dispositivo versátil para trabajar en estas dos áreas de la electrónica por sus grandes manejos de corriente y el pequeñísimo voltaje de saturación que normalmente maneja un transistor bipolar y al igual que el transistor de efecto de campo FET , en la puerta o gate tiene las mismas características. La forma de conducción de corriente es similar a la de un transistor JFET. De acuerdo a lo mencionado anteriormente, se puede decir que el transistor BJT y el JFET se fusionan y logran crear el IGBT , sin duda un poderoso componente electrónico. Con un IGBT se han podido lograr grandes cosas: desde diseñar y fabricar dispositivos de control y variación hasta sistemas de optimización y generación de energía. Dentro de los dispositivos de control podemos clasificar perfectamente a los variadores de velocidad y frecuencia, que sin duda en la industria son muy importantes y necesarios para controlar la velocidad en bombas de impulsión y motores industriales como elementos finales de control o plantas, y también tenemos a las UPS o bancos de baterías que lo que hacen es proporcionarnos voltajes con muy buenas capacidades de corriente en caso de cortes de suministro eléctrico y de esta manera nos permitan trabajar de forma ininterrumpida.

¿QUIÉN LOS FABRICA?

Dentro de los fabricantes de estos versátiles dispositivos tenemos como destacados a MITSUBISHI, FAIRCHILD SEMICONDUCTOR, IXYS, INFINEON TECHNOLOGIES, STMICROELECTRONICS, ya llevan varios años en el mercado mundial distribuyendo este tipo de componentes. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS TRANSISTORES IGBT Dentro de sus características más importantes destacamos su rapidez al momento de efectuar una conmutación. Aproximadamente 100khz y sustituto del transistor BJT en muchas de las aplicaciones. Usado altamente en fuentes conmutadas, control de tracción de motores, y en las famosas cocinas de inducción. Recuerden aquellas parrillas vitro-cerámicas que calientan recipientes metálicos usando campos electromagnéticos en vez de calentar mediante inducción a resistencias de fogones. El IGBT se considera un transistor Darlington híbrido. Tiene muy buena capacidad de manejo de corriente, pero no requiere corriente de base para entrar en conducción. Utilizado para conmutación de sistemas de alta tensión. El voltaje de compuerta o gate de excitación es de 15 volts, pero tiene la poderosa ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica muy débil en el gate.

¿CUÁLl ES SU FUNCIONAMIENTO?

La sección transversal de silicio de un IGBT , es muy similar a la de un MOSFET , exceptuando el sustrato p+. sin embargo, el comportamiento de este dispositivo es muy similar al de un BJT que al de un transistor MOSFET. Lo anterior se debe básicamente al sustrato p+ que es el responsable por decirlo así de la inyección de portadores minoritarios en la región n.

CONCLUSIÓN Durante muchos años se ha buscado la forma de crear un dispositivo que fuese lo sufrientemente veloz y que pudiese manejar grandes cargas pero han surgido nuevas ideas con la unión de un MOSfet como dispositivo de disparo y un tv de dispositivo de potencia y de esta forma se llegó a la invención del igbo el cual será expuesto en el siguiente documento QUE ES EL IGBT: La sigla IGBT corresponde a las iniciales de isolated gate bipolar transistor o sea transistor bipolar de puerta de salida Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15 V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta. BIBLIOGRAFÍA

• https://es.slideshare.net/oscarx15/transistor-igbt- 35638726
• https://es.scribd.com/presentation/117408783/IGBT
• https://www.ecured.cu/Transistor_IGBT
• https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_IGBT#Caracter%C3%ADsticas