I.G.B.T. (Insulated Gate Bipolar Transitor )

I.G.B.T. (Insulated Gate Bipolar Transitor )
1. présentation :
C’est un montage Darlington entre un MOS et un Bipolaire monté sur la même puce de silicium.
Symbole
schéma équivalent simplifié
C
Collecteur
ou
Grille
G
Emetteur
E
Exemples d’IGBT :
IRGPF40F
SKM500GA12
BUK854-800
VCES (V)
700
1200
800
IC
(A) VCESAT (V) tdOFF (ns) f max (kHz)
17
3,2
250
18
500
3,1
900
15
12
3,1
800
15
prix (€)
12
307
7
2. Caractéristiques statiques :
Aire de sécurité : sa forme rectangulaire lui permet de se passer de circuit d’aide à la commutation dans
certaines applications. Cependant ,il est préconisé de faire circuler le point de fonctionnement de l’IGBT
le plus prés possible des axes, pour réduire les pertes de commutations.
Pertes par conduction : Pc= Vce SAT × Ic
avec Ic = Courant moyen dans le transistor
1
3. Caractéristiques dynamiques :
Allure des commutations sur charge inductive( cellule Hacheur)
VGE
Commande identique au MOS.
VGE(th)
t
VCE
la mise en conduction set identique à
celle d’un MOS
Avec VGE < 0 au blocage
t
Ic
îc
IRRM de la diode
de roue libre
td (OFF)
t
tf
Il s’agit de charger et décharger une
capacité
Le blocage s’effectue en 2 temps :
Une première descente en courant
rapide correspondant à l’annulation du
courant « effet de champ » donc du
courant de base du transistor PNP,
ensuite le blocage du transistor
s’effectuant « base en l’air », on
assiste a un traînage en courant
Pertes par commutation : se référer aux documents constructeurs
à défaut on peut utilisé la relation très très approché : Ps = VCE × Îc × ( tr + tf ) × F/4
4. Avantages, inconvénients, application :
Avantages :
Inconvénients :
Commande en tension (MOS)
Grande densité de courant ( supérieur au bipolaire)
Pertes importante ( Vce sat ≈ 3 V, traînage en courant)
Augmentation des pertes avec la température
Commutation plus lente que le transistor MOS
Gamme actuelle des IGBT :
Application :
1000V
500 A
3500V
60 A
f max ≈ 30 kHz
Onduleur et hacheur pour la commande de moteur
il existe 2 familles :
technologie « épitaxier »
( la plus courante)
technologie « homogène »
( Haute tension,
traînage
mais VCEsat
)
IGBT
2
Détermination des pertes par commutation : P = E * f
On remarque que plus la résistance de grille est importante, plus les pertes a la mise en conduction sont
grandes
Classification des commutateurs de puissance
discret
Densité de courant
THYRISTOR
GTO
module
IGBT
IGBT
BIPOLAIRE
MOSFET
Rapidité
3