IGBT 기호, 회로 및 특성

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)는 반도체 스위칭 장치입니다. MOSFET과 BJT는 가장 많이 사용되는 전자 반도체 장치입니다.

 

IGBT는 MOSFET과 BJT의 특성으로 설계되었거나 IGBT는 MOSFET과 BJT의 조합이라고 할 수 있습니다. IGBT는 3단자 장치이며 많은 양의 전류를 전달할 수 있으며 매우 높은 스위칭 속도를 제공합니다. IGBT는 BJT 및 MOSFET과 같은 스위칭 속도를 제공할 수 없습니다. BJT 및 MOSFET은 전류 전달이 낮은 장치이지만 높은 스위칭 속도를 제공합니다.

 

 

 

반응형

 

 

1. IGBT 기호

IGBT의 기호는 다음과 같습니다. 

 

 

 

 

IGBT에는 Gate(G), Emitter(E) 및 Collector(C)라는 세 개의 터미널이 있음을 알 수 있습니다. 그 기호는 바이폴라 접합 트랜지스터이지만 게이트가 주 회로와 절연되어 있음을 나타냅니다.

 

 

반응형

 

2. IGBT의 등가 회로

IGBT는 BJT와 MOSFET의 조합입니다. 등가 회로에서도 동일한 것을 볼 수 있습니다.

 

 

 

PNP 트랜지스터의 Base 단자가 N-Channel MOSFET의 컬렉터 단자와 연결되어 있는 것을 볼 수 있습니다. BJT와 MOSFET의 이미터 단자는 모두 함께 연결됩니다.

 

 

반응형

 

3. IGBT의 내부 구성

IGBT의 내부 구조 다이어그램은 다음과 같습니다. 

 

 

 

IGBT는 4 개의 레이어 (PNP) 장치이며 Body Region, Drift Layer, Injection layer, Metal layer로 구성됩니다. 게이트 단자의 금속층이 이산화규소(SiO2) 금속층에 의해 반도체와 절연되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

 

두 개의 이미터 단자가 함께 연결되어 있습니다. 여기에서 두 개의 교차로가 있는 것을 볼 수 있습니다. P 기판과 n층 사이의 접합을 접합 2(J2)라고 하고 P층과 n층 사이의 접합을 접합 1(J1)이라고 합니다.

 

 

반응형

 

4. IGBT 특성

IGBT의 스위칭 특성 다이어그램은 다음과 같습니다. 

 

 

 

X축은 컬렉터 전류(Ic)를 나타내고 Y축은 컬렉터-이미터 전압(VCE)을 나타냅니다. 위의 다이어그램에서 IGBT의 출력 특성을 볼 수 있습니다.

 

게이트 전압(VGE)이 0이면 장치가 꺼진 상태이며 이를 차단 영역이라고 합니다. 게이트 전압이 증가하지만 임계 전압 미만이면 작은 누설 전류가 발생하지만 장치도 차단 영역에 있게 됩니다.

 

게이트 전압이 임계값 전압보다 높으면 장치가 켜지고 활성 영역으로 들어갑니다. 이 활성 영역에서 전류는 장치를 통해 흐르고 게이트 전압을 증가시켜 전류 흐름을 증가시킬 수 있습니다. 장치가 포화 영역으로 들어가면 전류의 흐름이 일정하고 게이트 전압이 증가해도 증가하지 않습니다.

 

 

반응형

 

5. IGBT의 장점

1) IGBT 또는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 매우 높은 효율을 제공합니다.

 

2) IGBT는 매우 높은 스위칭 속도로 작동 할 수 있습니다.

3) IGBT는 고전류, 전압 및 전력을 처리할 수 있습니다.

4) 게이트가 절연되어 있기 때문에 고전압 작동 중에 전기 안전을 제공합니다.