O IGBT é composto por um MOSFET de potência e um transistor bipolar pnp combinados. Quando uma tensão positiva é aplicada à porta em relação ao emissor, o MOSFET ativa e permite a condução de corrente do coletor para o emissor através do transistor bipolar. Esta combinação permite que o IGBT mantenha uma baixa queda de tensão VCE(sat) enquanto conduz grandes correntes.
Figura 1: Estrutura Básica do IGBT
Os parâmetros técnicos dos IGBTs são críticos para seu desempenho e aplicação adequada. A seguir, estão alguns dos parâmetros mais relevantes detalhados nos manuais técnicos e notas de aplicação dos fabricantes como a onsemi e STMicroelectronics:
Tensão Coletor-Emissor (VCES): A tensão máxima que pode ser aplicada entre o coletor e o emissor sem causar quebra por avalanche. É crucial para aplicações de alta tensão.
Corrente do Coletor (IC): A corrente máxima que o IGBT pode conduzir continuamente sem exceder a temperatura de junção máxima permitida.
Tensão de Saturação Coletor-Emissor (VCE(sat)): A queda de tensão através do IGBT quando ele está em estado de condução plena, impactando diretamente as perdas de condução.
Temperatura de Operação da Junção (TJ): A faixa de temperatura na qual o IGBT pode operar de forma confiável sem danos físicos ou elétricos.
Resistência Térmica Junção-Caso (Rth(j-c)): Mede a eficiência com que o calor é transferido do dispositivo para o ambiente, essencial para o gerenciamento térmico.
Capacitâncias de Entrada, Saída e Transferência (Cies, Coes, Cres): Características capacitivas que afetam a velocidade de comutação e as perdas associadas.
Perdas de Comutação (Eon, Eoff): Energia dissipada durante os eventos de ligação e desligamento, influenciando a eficiência em aplicações de comutação rápida.
Os IGBTs são amplamente utilizados em aplicações de alta potência devido à sua eficiência e capacidade de manuseio de corrente. Algumas das aplicações mais comuns incluem:
Os amplificadores de áudio, tanto automotivos quanto profissionais, requerem dispositivos que possam manusear altas correntes e tensões com eficiência, mantendo a distorção mínima e a alta fidelidade de áudio. Os IGBTs são uma escolha ideal para essas aplicações devido às suas características de comutação rápida e baixa queda de tensão.
Os IGBTs representam uma inovação significativa na tecnologia de semicondutores, combinando as melhores características dos BJTs e MOSFETs para fornecer uma solução eficiente e robusta para aplicações de alta potência. Desde sua introdução, eles têm sido amplamente adotados em diversas indústrias, incluindo automotiva e de áudio profissional, devido à sua eficiência, capacidade de manuseio de corrente e robustez térmica. Com a contínua evolução da tecnologia, os IGBTs continuam a ser uma escolha fundamental para engenheiros e designers de sistemas de potência.
Carlos Delfino ELETRONICA · AVANÇADA
IGBT transistores amplificadores áudio automotivos profissionais