Un IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) è un dispositivo di potenza, un portatore minoritario con una elevata impedenza di ingresso e la capacità di commutare alte correnti bipolari.
Un IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) è un dispositivo di potenza, un portatore minoritario con una elevata impedenza di ingresso e la capacità di commutare alte correnti bipolari.
Con queste caratteristiche un IGBT è adatto a molte applicazioni per elettronica di potenza, specialmente nei motori, nei gruppi di continuità (UPS, Uninterruptible Power Supply), nelle energie rinnovabili, nelle macchine per saldature, nei forni a induzione e in altre applicazioni inverter che richiedono alte correnti e alte tensioni. La capacità di resistere ai corto circuiti è un’altra importante caratteristica degli IGBT in funzione delle applicazioni inverter. Nelle applicazioni per UPS o motori pilotati da inverter, l’IGBT può finire distrutto nel momento in cui dovesse essere attivato in presenza di un motore guasto, di un corto circuito in uscita o di uno shoot-through sulla tensione del bus di ingresso: in tutte queste condizioni la corrente che passa attraverso l’IGBT aumenta rapidamente fino al punto di saturazione. L’IGBT deve riuscire a sopportare tale stress fino al momento in cui scatta il rilevamento della condizione di guasto e la conseguente funzione di protezione. Dal punto di vista topologico si sta diffondendo la topologia a tre livelli con clamp sul punto neutro anche nel caso degli inverter di bassa e media potenza, dal momento che permette di ridurre le dimensioni del filtro e i relativi costi grazie a migliori performance spettrali della tensione di uscita e un possibile aumento della frequenza di commutazione senza grandi sacrifici in termini di perdita di switching. In questo caso una tensione di rottura di 650V rappresenta un notevole aiuto per soddisfare i requisiti applicativi.
Dato che la tensione DC di link non può essere bilanciata perfettamente in una topologia NPC a tre livelli, una superiore tensione di blocco è essenziale in questo caso. Con lo sviluppo degli IGBT da 650V è importante mantenere le perdite di conduzione e di commutazione allo stesso livello di quelle degli IGBT da 600V. Di solito una superiore tensione di rottura causa un incremento del valore Vce(sat), provocando a sua volta un degrado delle prestazioni nelle applicazioni inverter. Non solo: il valore Vce(sat) e le prestazioni di switching sono antitetici, e questo significa che compensare l’aumento della tensione Vce(sat) a causa della superiore tensione di rottura può portare a un rallentamento delle prestazioni di commutazione e a un incremento delle relative perdite di sistema. Pertanto nello sviluppo di IGBT da 650V è essenziale trovare un punto di equilibrio ottimale nella curva dei due valori. Un nuovo IGBT Field Stop Trench è stato sviluppato proprio per risolvere questa esigenza: possiede una tensione di rottura di 650V, una tensione Vce(sat) molto bassa e la capacità di resistere ai corto circuiti. Le prestazioni del nuovo IGBT sono verificate attraverso una valutazione condotta a livello di sistema.