IGBT sta per Transistor bipolare a gate isolato , un semiconduttore di potenza che include il caratteristiche di un MOSFET alta velocità, commutazione del gate dipendente dalla tensione e proprietà di resistenza ON minima (bassa tensione di saturazione) di a BJT .
La Figura 1 mostra un circuito equivalente IGBT, in cui un transistor bipolare funziona con un architetto di gate MOS, mentre il circuito IGBT simile è in realtà una miscela di un transistor MOS e un transistor bipolare.
Gli IGBT, che promettono una velocità di commutazione rapida insieme a caratteristiche di tensione di saturazione minime, vengono utilizzati in un'ampia gamma, dalle applicazioni commerciali come nelle unità di cablaggio dell'energia solare e nel gruppo di continuità (UPS), ai campi elettronici di consumo, come il controllo della temperatura per piani cottura a induzione , apparecchiature di condizionamento PFC, inverter e stroboscopi per fotocamere digitali.
La Figura 2 di seguito mostra una valutazione tra i layout interni e gli attributi di IGBT, transistor bipolare e MOSFET. La struttura fondamentale dell'IGBT è la stessa di un MOSFET con uno strato p + inserito nella sezione di drenaggio (collettore) e anche una giunzione pn aggiuntiva.
Per questo motivo, ogni volta che i portatori minoritari (fori) tendono ad essere inseriti attraverso lo strato p + sullo strato n con modulazione della conduttività, la resistenza dello strato n viene ridotta drasticamente.
Di conseguenza, l'IGBT fornisce una riduzione tensione di saturazione (minore resistenza ON) rispetto a un MOSFET quando si fa fronte a grandi correnti, consentendo così perdite di conduzione minime.
Detto questo, considerando che per il percorso di flusso in uscita dei fori, l'accumulo di portatori di minoranza nei periodi di spegnimento, è vietato a causa del particolare disegno dell'IGBT.
Questa situazione dà origine a un fenomeno noto come corrente di coda , in cui lo spegnimento è rallentato. Quando si sviluppa la corrente di coda, il periodo di commutazione viene ritardato e in ritardo, più di quello di un MOSFET, con conseguente aumento delle perdite del tempo di commutazione, durante i periodi di spegnimento dell'IGBT.
Valutazioni massime assolute
Le specifiche massime assolute sono i valori designati per garantire un'applicazione sicura e corretta dell'IGBT.
Il superamento di questi valori massimi assoluti specificati, anche momentaneamente, può provocare la distruzione o il guasto del dispositivo, quindi assicurarsi di lavorare con IGBT entro i valori massimi tollerabili come suggerito di seguito.
Approfondimenti sulle applicazioni
Anche se i parametri di applicazione raccomandati come temperatura / corrente / tensione di lavoro ecc. Sono mantenuti entro i valori massimi assoluti, nel caso in cui l'IGBT sia spesso sottoposto a un carico eccessivo (temperatura estrema, alimentazione di corrente / tensione elevata, sbalzi di temperatura estremi ecc.), la durata del dispositivo potrebbe essere seriamente compromessa.
caratteristiche elettriche
I seguenti dati ci informano sulle varie terminologie e parametri coinvolti con l'IGBT, che sono normalmente utilizzati per spiegare e comprendere in dettaglio il funzionamento di un IGBT.
Corrente del collettore, Dissipazione del collettore : La Figura 3 mostra la forma d'onda della temperatura di dissipazione del collettore dell'IGBT RBN40H125S1FPQ. La dissipazione massima tollerabile del collettore viene visualizzata per diverse temperature dell'involucro.
La formula mostrata sotto diventa applicabile in situazioni in cui la temperatura ambiente TC = 25 gradi Celsius o più.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
Per le condizioni in cui la temperatura ambiente TC è = 25 ℃ o inferiore, la dissipazione del collettore IGBT viene applicata in base al valore nominale massimo assoluto.
La formula per calcolare la corrente del collettore di un IGBT è:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (sat)
Tuttavia quanto sopra è la formula generale, è semplicemente un calcolo dipendente dalla temperatura del dispositivo.
La corrente del collettore degli IGBT è determinata dalla loro tensione di saturazione del collettore / emettitore VCE (sat) e anche dalle condizioni di corrente e temperatura.
Inoltre, la corrente del collettore (picco) di un IGBT è definita dalla quantità di corrente che può gestire, che a sua volta dipende dal modo in cui è installato e dalla sua affidabilità.
Per questo motivo, si consiglia agli utenti di non superare mai il limite massimo tollerabile di IGBT durante il loro utilizzo in una determinata applicazione del circuito.
D'altra parte, anche se la corrente del collettore può essere inferiore alla potenza massima del dispositivo, potrebbe essere limitata dalla temperatura di giunzione dell'unità o dall'area di funzionamento sicuro.
Quindi assicurati di considerare questi scenari durante l'implementazione di un IGBT. Entrambi i parametri, la corrente del collettore e la dissipazione del collettore sono generalmente designati come i valori massimi del dispositivo.
Area operativa sicura
Il È importante impostare il layout del circuito per garantire che la traiettoria di commutazione del dispositivo durante ON e OFF sia sempre all'interno della SOA tollerabile (Figura 4). La SOA di un IGBT è composta da una SOA con polarizzazione diretta e una SOA con polarizzazione inversa, tuttavia poiché il particolare intervallo di valori potrebbe differire in base alle specifiche del dispositivo, si consiglia agli utenti di verificare i fatti equivalenti nella scheda tecnica. La Figura 5 illustra l'area operativa sicura con polarizzazione diretta (FBSOA) dell'IGBT RBN50H65T1FPQ. La SOA è suddivisa in 4 regioni a seconda di particolari limitazioni, come illustrato di seguito: La Figura 6 mostra l'area operativa sicura con polarizzazione inversa (RBSOA) dell'IGBT RBN50H65T1FPQ. Questa particolare caratteristica opera in accordo con la polarizzazione inversa SOA del transistor bipolare. Ogni volta che viene fornita una polarizzazione inversa, che non include alcuna polarizzazione, attraverso il gate e l'emettitore dell'IGBT durante il suo periodo di spegnimento per un carico induttivo, troviamo un'alta tensione erogata al collettore-emettitore dell'IGBT. Allo stesso tempo, una grande corrente si muove costantemente a causa del foro residuo. Detto questo, in questo funzionamento non può essere utilizzato il forward bias SOA, mentre il reverse bias SOA può essere utilizzato. Il reverse bias SOA è suddiviso in 2 aree riservate, come spiegato nei punti seguenti eventualmente l'area viene stabilita validando le reali procedure di funzionamento dell'IGBT. Quindi, durante la progettazione di un circuito basato su IGBT , è necessario garantire che la dissipazione e altri problemi di prestazioni siano conformi ai limiti raccomandati, nonché le caratteristiche specifiche e le costanti di guasto del circuito rilevanti per la tolleranza ai guasti. Ad esempio, la polarizzazione inversa SOA trasporta una caratteristica di temperatura che scende a temperature estreme e il luogo operativo VCE / IC si sposta in conformità con la resistenza di gate Rg e la tensione di gate VGE dell'IGBT. Ecco perché, è fondamentale determinare i parametri Rg e VGE rispetto all'ecosistema di lavoro e al valore di resistenza di gate più basso durante i periodi di spegnimento. Inoltre, un circuito snubber potrebbe essere utile per controllare il dv / dt VCE. La Figura 7 indica le caratteristiche di uscita dell'IGBT RBN40H125S1FPQ. L'immagine rappresenta la tensione del collettore-emettitore mentre la corrente del collettore passa all'interno di una situazione di tensione di gate casuale. La tensione del collettore-emettitore, che influisce sull'efficienza di gestione della corrente e sulla perdita durante la condizione di accensione, varia in base alla tensione di gate e alla temperatura corporea. Tutti questi parametri devono essere presi in considerazione durante la progettazione di un circuito di pilotaggio IGBT. La corrente aumenta ogni volta che VCE raggiunge i valori da 0,7 a 0,8 V, anche se ciò è dovuto alla tensione diretta della giunzione PN collettore-emettitore PN. La Figura 8 mostra le caratteristiche della tensione di saturazione collettore-emettitore rispetto alla tensione di gate di IGBt RBN40H125S1FPQ. In sostanza, VCE (sat) inizia a diminuire quando la tensione gate-emettitore VGE aumenta, sebbene la variazione sia nominale mentre VGE = 15 V o superiore. Pertanto, si consiglia di lavorare con una tensione di gate / emettitore VGE di circa 15 V, quando possibile. La Figura 9 mostra le caratteristiche della corrente di collettore rispetto alla tensione di gate dell'IGBT RBN40H125S1FPQ. Le caratteristiche IC / VGE si basano sui cambiamenti di temperatura, tuttavia la regione di bassa tensione di gate verso il punto di intersezione tende ad essere un coefficiente di temperatura negativo, mentre la regione di alta tensione di gate indica coefficienti di temperatura positivi. Considerando che gli IGBT di potenza genereranno calore durante il funzionamento, in realtà è più vantaggioso prestare attenzione alla regione del coefficiente di temperatura positivo in particolare quando i dispositivi vengono azionati in parallelo . Il condizione di tensione di gate consigliata utilizzando VGE = 15V mostra le caratteristiche di temperatura positive. Le figure 10 e 11 dimostrano come le prestazioni della tensione di saturazione collettore-emettitore, insieme alla tensione di soglia di gate A causa del fatto che la tensione di saturazione collettore-emettitore presenta caratteristiche di coefficiente di temperatura positivo, non è facile che la corrente passi mentre il funzionamento dell'IGBT dissipa una quantità elevata di temperatura, che diventa responsabile del blocco della corrente effettiva durante il funzionamento con IGBT in parallelo. Al contrario, il funzionamento della tensione di soglia gate-emitter si basa su caratteristiche di temperatura negative. Durante l'elevata dissipazione del calore, la tensione di soglia scende verso il basso, causando una maggiore possibilità di malfunzionamento del dispositivo risultante dalla generazione di rumore. Pertanto, un test consapevole, incentrato sulle caratteristiche sopra specificate, può essere cruciale. Caratteristiche di carica: La Figura 12 mostra le caratteristiche di carica del gate di un dispositivo IGBT stabilizzato. Le caratteristiche del gate IGBT sono essenzialmente in linea con gli stessi principi applicati per i MOSFET di potenza e forniscono come variabili che decidono la corrente di pilotaggio del dispositivo e la dissipazione del drive. La figura 13 mostra la curva caratteristica, divisa in periodi da 1 a 3. Periodo 1: la tensione del gate viene aumentata fino alla tensione di soglia in cui la corrente inizia a fluire. La sezione ascendente da VGE = 0V è la porzione responsabile della carica della capacità gate-emettitore Cge. Periodo 2: mentre avviene il passaggio dalla regione attiva alla regione di saturazione, la tensione collettore-emettitore inizia ad alterarsi e la capacità gate-collector Cgc viene caricata. Questo particolare periodo arriva con un notevole aumento della capacità a causa dell'effetto specchio, che fa sì che VGE diventi costante. D'altra parte, mentre un IGBT è completamente nello stato ON, la variazione di tensione sul collettore-emettitore (VCE) e l'effetto specchio svaniscono. Periodo 3: in questo particolare periodo l'IGBT entra in una condizione completamente saturata e il VCE non mostra cambiamenti. Ora, la tensione gate-emettitore VGE inizia ad aumentare con il tempo. La corrente di pilotaggio del gate IGBT dipende dalla resistenza della serie di gate interna Rg, dalla resistenza della sorgente del segnale Rs del circuito di pilotaggio, dall'elemento rg che è la resistenza interna del dispositivo e dalla tensione di pilotaggio VGE (ON). La corrente di gate drive viene calcolata utilizzando la seguente formula. Tenendo presente quanto sopra, l'IGBT del circuito di uscita del driver deve essere creato garantendo un potenziale di pilotaggio della corrente equivalente o superiore a IG (picco). Tipicamente, la corrente di picco sembra essere inferiore al valore determinato usando la formula, a causa del ritardo coinvolto in un circuito di pilotaggio e anche del ritardo nell'aumento dIG / dt della corrente di gate. Questi possono verificarsi a causa di aspetti come l'induttanza del cablaggio dal circuito di pilotaggio al punto di connessione del gate del dispositivo IGBT. Inoltre, le proprietà di commutazione per ogni accensione e spegnimento possono dipendere fortemente da Rg. Alla fine ciò potrebbe influire sul tempo di cambio e sui deficit di cambio. È fondamentale scegliere un Rg adatto rispetto alle caratteristiche del dispositivo in uso. Le perdite che si verificano nel circuito di pilotaggio IGBT possono essere rappresentate attraverso la formula data di seguito se tutte le perdite sviluppate dal circuito di pilotaggio sono assorbite dai fattori di resistenza sopra discussi. ( f indica la frequenza di commutazione). P (Drive Loss) = VGE (attivo) × Qg × f Considerando che l'IGBT è un componente di commutazione, la sua velocità di accensione e spegnimento è tra i principali fattori che influiscono sulla sua efficienza operativa (perdita). La Figura 16 mostra il circuito che può essere utilizzato per misurare la commutazione del carico di induttanza di un IGBT. Poiché il morsetto del diodo è collegato in parallelo al carico induttivo L, il ritardo di accensione dell'IGBT (o perdita di accensione) è solitamente influenzato dalle caratteristiche del tempo di ripristino del diodo. Il tempo di commutazione di un IGBT, come mostrato nella Figura 17, può essere classificato in 4 periodi di misurazione. A causa del fatto che il tempo cambia drasticamente per ogni singolo periodo rispetto alle situazioni Tj, IC, VCE, VGE e Rg, questo periodo viene valutato con le seguenti condizioni delineate. A differenza dei MOSFET di potenza, il L'IGBT non coinvolge un diodo parassita . Di conseguenza, un IGBT integrato fornito con un chip FRD (Fast Recovery Diode) preinstallato viene utilizzato per il controllo della carica di induttanza nei motori e in applicazioni identiche. In questi tipi di apparecchiature, l'efficienza operativa sia dell'IGBT che del diodo preinstallato influisce in modo significativo sull'efficienza operativa dell'apparecchiatura e sulla generazione di interferenze acustiche. Inoltre, il ripristino inverso e le qualità della tensione diretta sono parametri cruciali relativi al diodo integrato. Le portanti minoritarie concentrate vengono scaricate durante lo stato di commutazione proprio quando la corrente diretta passa attraverso il diodo fino a quando viene raggiunto lo stato dell'elemento inverso. Il tempo necessario per il rilascio completo di questi vettori di minoranza è noto come tempo di recupero inverso (trr). La corrente operativa coinvolta in questo periodo è definita corrente di ripristino inverso (Irr) e il valore integrale di entrambi questi intervalli è noto come carica di ripristino inverso (Qrr). Qrr = 1/2 (Irr x trr) Considerando che il periodo di tempo trr è equivalentemente cortocircuitato, si tratta di una perdita enorme. Inoltre, limita la frequenza durante il processo di commutazione. Nel complesso, trr veloce e Irr ridotto (Qrris small) sono considerati ottimali. Queste qualità dipendono in larga misura dalla corrente di polarizzazione diretta IF, diF / dt e dalla temperatura di giunzione Tj dell'IGBT. Se invece trr diventa più veloce, di / dt risulta più ripido nel periodo di recupero, come accade con la corrispondente tensione collettore-emettitore dv / dt, che determina un aumento della propensione alla generazione di rumore. Di seguito sono riportati gli esempi che forniscono i modi attraverso i quali è possibile contrastare la generazione di rumore. La proprietà di ripristino inverso si basa in modo significativo sulla capacità di tolleranza di tensione / corrente del dispositivo. Questa caratteristica potrebbe essere migliorata utilizzando la gestione della durata, la forte diffusione metallica e varie altre tecniche. La Figura 19 mostra le caratteristiche di uscita del diodo integrato di un IGBT standard. La tensione diretta del diodo VF indica la diminuzione della tensione prodotta quando la corrente IF attraverso il diodo scorre nella direzione della caduta di tensione diretta del diodo. Poiché questa caratteristica può comportare una perdita di potenza nel corso della generazione di EMF inversa (diodo a rotazione libera) in applicazioni a motore o induttive, si consiglia di selezionare VF più piccoli. Inoltre, come illustrato nella Figura 19, le caratteristiche del coefficiente di temperatura positiva e negativa sono determinate dall'ampiezza della corrente diretta IF del diodo. La Figura 20 illustra le caratteristiche di resistenza dell'IGBT contro i transitori termici e il diodo integrato. Questa caratteristica viene utilizzata per determinare la temperatura di giunzione Tj dell'IGBT. L'ampiezza dell'impulso (PW) mostrata sull'asse orizzontale indica il tempo di commutazione, che definisce il singolo impulso one shot ei risultati delle operazioni ripetitive. Ad esempio, PW = 1ms e D = 0.2 (duty cycle = 20%) significa che la frequenza di ripetizione è 200Hz poiché il periodo di ripetizione è T = 5ms. Se immaginiamo PW = 1ms e D = 0.2, e potenza di dissipazione Pd = 60W, è possibile determinare l'aumento della temperatura di giunzione IGBT ΔTj nel modo seguente: Applicazioni che richiedono circuiti di commutazione IGBT a ponte come inverter, un circuito di protezione da cortocircuito (sovracorrente) diventa indispensabile per resistere e proteggere dai danni durante il tempo fino allo spegnimento della tensione del gate IGBT, anche in una situazione di cortocircuito in uscita dell'unità . Le Figure 21 e 22 indicano il tempo di rilevamento del cortocircuito e la capacità di gestione della corrente di cortocircuito dell'IGBT RBN40H125S1FPQ. Questa capacità di resistenza al cortocircuito di un IGBT è comunemente espressa in relazione al tempo tSC. Questa capacità di resistenza è determinata principalmente in base alla tensione gate-emettitore dell'IGBT, alla temperatura corporea e alla tensione di alimentazione. Questo dovrebbe essere considerato durante la progettazione di un progetto di circuito IGBT a ponte H critico. Inoltre, assicurati di optare per un dispositivo IGBT valutato in modo ottimale in termini di parametri seguenti. Inoltre, durante l'istante in cui il circuito di protezione da cortocircuito o sovraccarico rileva la corrente di cortocircuito e interrompe la tensione di gate, la corrente di cortocircuito è in realtà incredibilmente grande rispetto alla grandezza della corrente operativa standard dell'IGBT. Durante il processo di spegnimento con questa corrente sostanziale utilizzando la resistenza di gate standard Rg, potrebbe causare lo sviluppo di grandi picchi di tensione, che superano il valore IGBT. Per questo motivo è necessario selezionare opportunamente la resistenza del gate IGBT idonea ad affrontare le condizioni di cortocircuito, avente valore di resistenza almeno 10 volte superiore al normale valore di resistenza del gate (rimanendo comunque all'interno del valore SOA del forward bias). Questo serve per contrastare la generazione di picchi di tensione attraverso i led collettore-emettitore dell'IGBT durante i periodi in cui la corrente di cortocircuito è interrotta. Inoltre, il tempo di resistenza al cortocircuito tSC può causare la distribuzione del sovraccarico sugli altri dispositivi associati. È necessario prestare attenzione per garantire un margine adeguato di un minimo di 2 volte il lasso di tempo standard necessario affinché il circuito di protezione da cortocircuito inizi a funzionare. La valutazione massima assoluta per la maggior parte della temperatura di giunzione del dispositivo semiconduttore Tj è 150 ℃, ma Tjmax = 175 ℃ è impostata secondo i requisiti per i dispositivi di nuova generazione al fine di resistere alle specifiche di temperatura aumentata. Per garantire operazioni efficaci a Tjmax = 175 ℃, molti dei parametri per il test di consistenza standard a 150 ℃ sono stati migliorati ed è stata eseguita la verifica operativa. Detto questo, i campi di prova variano rispetto alle specifiche del dispositivo. Assicurati di convalidare i dati di affidabilità relativi al dispositivo che potresti applicare, per ulteriori informazioni. Allo stesso modo ricorda che il valore di Tjmax non è solo una restrizione per il lavoro costante, ma anche una specifica per la regolazione che non dovrebbe essere superata nemmeno per un momento. La sicurezza contro la dissipazione di alta temperatura, anche per un breve momento per un IGBT, durante la commutazione ON / OFF deve essere strettamente considerata. Assicurarsi di lavorare con IGBT in un ambiente che non superi in alcun modo la temperatura massima della custodia di guasto di Tj = 175 ℃. Perdita di conduzione: Quando si alimenta un carico induttivo tramite un IGBT, le perdite subite sono sostanzialmente classificate in perdita di conduzione e perdita di commutazione. La perdita che si verifica non appena l'IGBT è completamente acceso è chiamata perdita di conduzione, mentre la perdita che si verifica durante il tempo di commutazione dell'IGBT da ON a OFF o da OFF a ON è nota come perdita di commutazione. Poiché la perdita dipende dall'implementazione della tensione e della corrente, come dimostrato nella formula indicata di seguito, la perdita deriva dall'impatto della tensione di saturazione del collettore-emettitore VCE (sat), anche mentre il dispositivo è in conduzione. VCE (sat) dovrebbe essere minimo, poiché la perdita può causare la generazione di calore all'interno dell'IGBT. Perdita di commutazione: Poiché la perdita di IGBT può essere difficile da stimare utilizzando il tempo di commutazione, le tabelle di riferimento sono incorporate nelle schede tecniche pertinenti per aiutare i progettisti del circuito a determinare la perdita di commutazione. La Figura 24 di seguito mostra le caratteristiche di perdita di commutazione per l'IGBT RBN40H125S1FPQ. I fattori Eon ed Eoff sono fortemente influenzati dalla corrente del collettore, dalla resistenza del gate e dalla temperatura di esercizio. Eon (perdita di energia all'accensione) Il volume di perdita sviluppato durante il processo di accensione dell'IGBT per un carico induttivo, insieme alla perdita di recupero al ripristino inverso del diodo. Eon viene calcolato dal punto in cui la tensione di gate è alimentata all'IGBT e la corrente del collettore inizia a viaggiare, fino al momento in cui l'IGBT è completamente transitato allo stato ON Eoff (Turn-off energy loss È l'entità della perdita risultante durante il periodo di spegnimento per carichi induttivi, che include la corrente di coda. Eoff viene misurato dal punto in cui la corrente di gate viene appena interrotta e la tensione del collettore-emettitore inizia a salire, fino al punto in cui l'IGBT raggiunge uno stato di spegnimento completo. Il dispositivo a transistor bipolare a gate isolato (IGTB) è un tipo di dispositivo semiconduttore di potenza a tre terminali che sono fondamentalmente utilizzati come interruttori elettronici ed è anche noto per fornire una combinazione di commutazione estremamente veloce e alta efficienza nei dispositivi più recenti. Una gamma di apparecchi moderni come VFD (Vaiable Frequency Drives), VSF (frigoriferi a velocità variabile), treni, sistemi stereo con amplificatori di commutazione, auto elettriche e condizionatori d'aria utilizzano transistor bipolari a gate isolato per commutare l'alimentazione elettrica. Simbolo della modalità di esaurimento IGBT Nel caso in cui gli amplificatori utilizzino transistor bipolari a gate isolato, spesso sintetizzano forme d'onda di natura complessa insieme a filtri passa-basso e modulazione di larghezza di impulso poiché i transistor bipolari a gate isolato sono fondamentalmente progettati per accendersi e spegnersi a un ritmo veloce e rapido. Le velocità di ripetizione degli impulsi sono vantate dai dispositivi moderni che consistono in applicazioni di commutazione e rientrano ampiamente nella gamma degli ultrasuoni che sono le frequenze che sono dieci volte superiori alla frequenza audio più alta gestita dal dispositivo quando il dispositivo viene utilizzato sotto forma di un amplificatore audio analogico. I MOSFET costituiti da alta corrente e caratteristiche di un semplice gate-drive sono combinati con i transistor bipolari che hanno capacità a bassa tensione di saturazione dall'IGTB. Un unico dispositivo è costituito da IGBT combinando il transistor bipolare di potenza che funge da interruttore e un FET di gate isolato che funge da ingresso di controllo. Il transistor bipolare a gate isolato (IGTB) è utilizzato principalmente in applicazioni che consistono in più dispositivi posizionati in parallelo tra loro e la maggior parte delle volte hanno la capacità di gestire correnti molto elevate che sono nell'intervallo di centinaia di ampere insieme a una tensione di blocco di 6000 V, che a sua volta è pari a centinaia di kilowatt, utilizza una potenza medio-alta come riscaldamento a induzione, alimentatori a commutazione e controllo del motore di trazione. Transistor bipolari a gate isolato di grandi dimensioni. Il transistor bipolare a gate isolato (IGTB) è una nuova e recente invenzione dell'epoca. È stato riscontrato che i dispositivi di prima generazione che sono stati inventati e lanciati negli anni '80 e nei primi anni '90 hanno un processo di commutazione lento e sono soggetti a guasti attraverso diverse modalità come il latchup (dove il dispositivo continuerà ad essere acceso e non si accende spento fino a quando la corrente continua a fluire attraverso il dispositivo) e guasto secondario (dove quando una corrente elevata fluisce attraverso il dispositivo, un punto caldo localizzato presente nel dispositivo entra in fuga termica e di conseguenza brucia il dispositivo). Sono stati osservati molti miglioramenti nei dispositivi di seconda generazione e nei dispositivi più nuovi sul blocco, i dispositivi di terza generazione sono considerati anche migliori dei dispositivi di prima generazione di rimorchio. I dispositivi di terza generazione sono costituiti da MOSFET con velocità rivali, e tolleranza e robustezza di livello eccellente. I dispositivi di seconda e terza generazione sono costituiti da un numero di impulsi estremamente elevato che li rende molto utili per generare impulsi di grande potenza in vari settori come la fisica del plasma e le particelle. Pertanto, i dispositivi di seconda e terza generazione hanno sostituito per lo più tutti i dispositivi più vecchi come gli spinterometri innescati e i tiratroni utilizzati in queste aree della fisica del plasma e delle particelle. Questi dispositivi attirano anche gli hobbisti dell'alta tensione grazie alle loro proprietà di alti valori di impulso e disponibilità sul mercato a prezzi bassi. Ciò consente all'hobbista di controllare enormi quantità di potenza per pilotare dispositivi come coil-gum e bobine di Tesla. I transistor bipolari a gate isolato sono disponibili in una fascia di prezzo accessibile e quindi fungono da importante abilitatore per auto ibride e veicoli elettrici. Cortesia: Renesas 
Area operativa sicura con polarizzazione in avanti
Area operativa sicura con polarizzazione inversa
Caratteristiche statiche
di un IGBT dipendono dalla temperatura.
Caratteristiche di capacità del gate
Di seguito vengono illustrate le procedure di lavoro relative a ciascun periodo.
Come determinare la corrente del gate drive
IG (picco) = VGE (on) / Rg + Rs + rg 
Calcolo delle perdite di unità
Caratteristiche di commutazione
Tempo di commutazione
Caratteristiche dei diodi incorporati
Caratteristiche di recupero inverso del diodo incorporato
Caratteristiche della tensione diretta del diodo incorporato
Caratteristiche di resistenza termica
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2 Caratteristiche di cortocircuito del carico
Temperatura di giunzione massima Tjmax per 175 ℃
.
La Tabella 3 mostra un buon esempio delle condizioni di test per l'IGBT RBN40H125S1FPQ che è progettato per resistere a 175 ℃ mentre funziona a temperature elevate.
Perdite di IGBT
Perdita (P) = tensione (V) × corrente (I)
Perdita di accensione: P (accensione) = VCE (sat) × IC 
Sommario
IGBT per applicazioni ad alta corrente
Gli IGBT sono una combinazione di BJT e Mosfet
Gli IGBT sono i transistor più avanzati
Nuovi mosfet competono con gli IGBT
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