Confronto BJT MOS IGBT - Corsi di Laurea a Distanza

Elettronica di potenza
Transistori BJT-MOS-IGBT
Semiconduttori di potenza
Confronto BJT MOS IGBT
Confronto fra BJT, MOS e IGBT
Confronto solo qualitativo (50V, 5A)
BJT e MOS di bassa tensione
IGBT da 600V (tensione minima)
Pilotaggio MOS e IGBT con onda quadra da 10V
Pilotaggio bipolare con beta forzato di circa 12
Condensatore di accelerazione C1 per il bipolare
Le simulazioni spice delle commutazioni sono in
generale SOLO indicative (modelli non precisi)
2
© 2003 Politecnico di Torino
1
1
Elettronica di potenza
Transistori BJT-MOS-IGBT
Confronto: schema
3
Confronto BJT MOS IGBT: correnti
BJT
IGBT (tail)
MOS
4
© 2003 Politecnico di Torino
2
2
Elettronica di potenza
Transistori BJT-MOS-IGBT
Confronto BJT MOS IGBT
L’accensione è abbastanza veloce per i tre
dispositivi (MOS comunque sempre la più rapida)
Lo spegnimento del BJT è il più lento.
Ritardo di spegnimento
Tempo di discesa della corrente
Dipendono dal pilotaggio, dal carico e dalla
temperatura
L’IGBT ha una prima parte di spegnimento rapida
(come un mos) più una coda lenta (come un bjt)
Il MOS e l’IGBT in transitorio richiedono correnti
di gate dell’ordine dell’ampere
5
Effetti delle Commutazioni
Commutazioni veloci permettono di ridurre le
perdite di commutazione (direttamente
proporzionali al tempo di commutazione)
Commutazioni veloci aumentano il rumore
elettromagnetico generato, con possibili problemi
di compatibilità elettromagnetica (EMC)
In generale si preferisce ridurre la potenza
dissipata e poi filtrare i disturbi
6
© 2003 Politecnico di Torino
3
3
Elettronica di potenza
Transistori BJT-MOS-IGBT
Confronto BJT MOS IGBT
Le cadute di tensione sui dispositivi in
conduzione, in questo esempio valgono
Circa 0.3V per il MOS
Circa 0.7V per il BJT
Circa 1.5V per l’IGBT
Questi valori sono puramente indicativi. I valori
effettivi dipendono
dalle condizioni di funzionamento
dal dipositivo
dalla temperatura
7
Confronto BJT MOS IGBT
I dispositivi più veloci sono i MOS (decine di ns),
seguiti da IGBT e BJT (microsecondi)
I dispositivi con minore caduta di tensione in
conduzione sono i MOS per basse tensioni
(<200V circa) e gli IGBT per alte tensioni (>400V
circa)
MOS e IGBT sono relativamente facili da pilotare
e stanno soppiantando i bipolari (con eccezioni)
8
© 2003 Politecnico di Torino
4
4
Elettronica di potenza
Transistori BJT-MOS-IGBT
Pilotaggio MOS e IGBT
MOS e IGBT sono di solito pilotati con appositi
driver in grado di fornire correnti impulsive
elevate (anche svariati ampere)
Il layout del circuito di driving deve essere curato
in modo da minimizzare l’induttanza del loop
In serie al gate si mette di solito una resistenza
di valore 2.2Ω÷22Ω per smorzare le risonanze fra
capacità di ingresso e induttanza del loop di
pilotaggio
9
Pilotaggio MOS e IGBT
L’area indicata determina l’induttanza del circuito di
pilotaggio
10
© 2003 Politecnico di Torino
5
5