Insulated Gate Bipolar Transistor

Ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (engl. insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) ist ein Halbleiterbauelement, welches zunehmend in der Leistungselektronik verwendet wird, da es die Vorteile des Bipolartransistors (gutes Durchlassverhalten, hohe Sperrspannung) und die Vorteile eines Feldeffekttransistors (nahezu leistungslose Ansteuerung) vereinigt. Vorteilhaft ist auch eine gewisse Robustheit gegenüber Kurzschlüssen, da der IGBT den Laststrom begrenzt.

IGBT werden unter anderem im Hochleistungsbereich eingesetzt, da sie über eine hohe Sperrspannung (derzeit bis 6,6 kV) verfügen und hohe Ströme (bis etwa 3 kA) schalten können.

Nachteilig sind die gegenüber Leistungs-MOSFET großen Schaltverluste sowie der prinzipiell vorhandene Spannungsabfall von einigen Volt im eingeschalteten Zustand. Daher liegt der Hauptanwendungsbereich bei höheren Spannungen ab einigen 100 V, hohen Leistungen und relativ geringen Arbeitsfrequenzen (max. 200 kHz)

Eigenschaften

IGBTs haben wie bipolare Transistoren einen kleinen Durchlasswiderstand.
Die Durchlassverluste sind um einiges kleiner gegenüber vergleichbaren Feldeffekttransistoren.
Beim IGBT handelt es sich wie beim FET um ein spannungsgesteuertes Bauelement.
Im Gegensatz zu Leistungs-MOSFETs können Punch Through IGBTs (PT-IGBT) zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit nicht ohne weiteres parallel geschaltet werden. Non-Punch Trough IGBTs (NPT-IGBT) hingegen besitzen wie die Leistungs-MOSFETs einen positiven Temperaturkoeffizienten und können parallel geschaltet werden. In den meisten IGBT-Hochleistungsmodulen wird dies auch getan.
Der IGBT ist in Rückwärtsrichtung nur begrenzt sperrfähig, so dass bei Bedarf Freilaufdiodenbeschaltungen mit kurzen Abschaltzeiten eingebaut werden müssen.

Anwendungen

sind z. B.:

Schaltnetzteil
Frequenzumrichter in der Antriebstechnik oder in Induktionsöfen
Gleichstromsteller
USV-Anlagen
Dimmer

Weblinks

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