Eletrônica de potência - IGBT
O transistor bipolar de porta isolada (IGBT) é um dispositivo semicondutor com três terminais e é usado principalmente como uma chave eletrônica. É caracterizado por uma comutação rápida e alta eficiência, o que o torna um componente necessário em aparelhos modernos como reatores de lâmpadas, carros elétricos e drives de frequência variável (VFDs).
Sua capacidade de ligar e desligar rapidamente o torna aplicável em amplificadores para processar padrões de onda complexos com modulação por largura de pulso. O IGBT combina as características dos MOSFETs e BJTs para atingir a capacidade de alta corrente e baixa tensão de saturação, respectivamente. Ele integra uma porta isolada usando FET (transistor de efeito de campo) para obter uma entrada de controle.
Símbolo IGBT
A amplificação de um IGBT é calculada pela relação entre seu sinal de saída e seu sinal de entrada. Em BJTs convencionais, o grau de ganho (β) é igual à razão de sua corrente de saída para a corrente de entrada.
O IGBT tem um valor muito baixo de resistência de estado ON (RON) do que um MOSFET. Isso implica que a queda de tensão (I 2 R) ao longo do bipolar para uma operação de comutação específica é muito baixa. A ação de bloqueio de avanço do IGBT é semelhante à de um MOSFET.
Quando um IGBT é usado como chave controlada em um estado estático, suas classificações de corrente e tensão são iguais às do BJT. Ao contrário, a porta isolada no IGBT torna mais fácil conduzir cargas BJT e, portanto, menos energia é necessária.
O IGBT é LIGADO ou DESLIGADO com base no fato de seu terminal de portão ter sido ativado ou desativado. Uma diferença de potencial positiva constante entre a porta e o emissor mantém o IGBT no estado LIGADO. Quando o sinal de entrada é removido, o IGBT é desligado.
Princípio de Operação IGBT
O IGBT requer apenas uma pequena tensão para manter a condução no dispositivo, ao contrário do BJT. O IGBT é um dispositivo unidirecional, ou seja, só pode ser ligado na direção para frente. Isso significa que a corrente flui do coletor para o emissor, ao contrário dos MOSFETs, que são bidirecionais.
Aplicações de IGBT
O IGBT é usado em aplicações de média a ultra-alta potência, por exemplo, motor de tração. Em grandes IGBTs, é possível lidar com altas correntes na faixa de cem amperes e tensões de bloqueio de até 6kv.
Os IGBTs também são usados em dispositivos eletrônicos de potência, como conversores, inversores e outros aparelhos onde a necessidade de comutação de estado sólido é necessária. Os bipolares estão disponíveis com alta corrente e voltagem. No entanto, suas velocidades de comutação são baixas. Pelo contrário, os MOSFETs têm altas velocidades de chaveamento, embora sejam caros.