Transistor Bipolar de Puerta Aislada
Un transistor bipolar de puerta aislada ( IGBT ) es un dispositivo semiconductor de potencia de tres terminales que se utiliza principalmente como interruptor electrónico y que, a medida que se desarrolló, llegó a combinar una alta eficiencia y una conmutación rápida. Consta de cuatro capas alternas (P–N–P–N) que están controladas por una estructura de compuerta de metal-óxido-semiconductor (MOS) .
Aunque la estructura del IGBT es topológicamente la misma que la de un tiristor con una puerta "MOS" ( mos-gate thyristor ), la acción del tiristor se suprime por completo y solo se permite la acción del transistor en todo el rango de operación del dispositivo. Se utiliza en fuentes de alimentación conmutadas en aplicaciones de alta potencia: variadores de frecuencia (VFD), automóviles eléctricos , trenes, refrigeradores de velocidad variable, balastos para lámparas, máquinas de soldadura por arco y acondicionadores de aire.
Dado que está diseñado para encenderse y apagarse rápidamente, el IGBT puede sintetizar formas de onda complejas con modulación de ancho de pulso y filtros de paso bajo , por lo que también se usa en amplificadores de conmutación en sistemas de sonido y sistemas de control industrial . En las aplicaciones de conmutación, los dispositivos modernos cuentan con tasas de repetición de pulso muy por encima de las frecuencias de rango ultrasónico, que son al menos diez veces más altas que las frecuencias de audio que maneja el dispositivo cuando se usa como un amplificador de audio analógico. A partir de 2010 [actualizar], el IGBT es el segundo transistor de potencia más utilizado, después del MOSFET de potencia .
Una celda IGBT se construye de manera similar a un MOSFET de potencia de construcción vertical de canal n , excepto que el drenaje n+ se reemplaza con una capa colectora p+, formando así un transistor de unión bipolar PNP vertical . Esta región p+ adicional crea una conexión en cascada de un transistor de unión bipolar PNP con el MOSFET de canal n de superficie .
El transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal (MOSFET) fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959 . propuesto por primera vez por K. Yamagami e Y. Akagiri de Mitsubishi Electric en la patente japonesa S47-21739, que se presentó en 1968. [3]
Tras la comercialización de los MOSFET de potencia en la década de 1970, B. Jayant Baliga presentó una divulgación de patente en General Electric (GE) en 1977 que describe un dispositivo semiconductor de potencia con el modo de operación IGBT, incluida la activación de tiristores MOS , un VMOS de cuatro capas. (MOSFET de ranura en V) y el uso de estructuras activadas por MOS para controlar un dispositivo semiconductor de cuatro capas. Comenzó a fabricar el dispositivo IGBT con la ayuda de Margaret Lazeri en GE en 1978 y completó con éxito el proyecto en 1979. [4] Los resultados de los experimentos se informaron en 1979. [5] [6]La estructura del dispositivo se denominó "dispositivo MOSFET de ranura en V con la región de drenaje reemplazada por una región de ánodo de tipo p" en este documento y, posteriormente, como "el rectificador de puerta aislada" (IGR), [7] el aislado- transistor de puerta (IGT), [8] el transistor de efecto de campo modulado por conductividad (COMFET) [9] y el "MOSFET de modo bipolar". [10]
