Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode

Oft ist auf dem Gebiet der Halbleiterelektronik vom „Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode“ die Rede. Wie alle Transistoren, ist auch dieser spezielle Bipolartransistor ein aktives Bauteil der Elektrotechnik. Er lässt sich also bewusst elektrisch steuern und schalten.

Die relativ lange Bezeichnung „Bipolatransistor mit isolierter Gate-Elektrode“ stellt quasi eine direkte Übersetzung des aus dem Englischen stammenden Wortlautes „insulated-gate bipolar transistor“ dar und wird in der Praxis wenig verwendet. Viel öfter findet man in Büchern und Fachmagazinen die Abkürzung „IGBT“, die sich mittlerweile als geläufig etabliert hat. Diese verkürzten Begrifflichkeiten haben im Bereich der Transistoren-Technik fast schon eine Art Tradition wie etliche weitere Beispiele zeigen (FET, MOSFET, JFET, OFET, HEMT, ISFET usw.).































 

 

Doch kommen wir nun zu Funktion und Aufbau des IGBT. Im Grunde versucht man durch den Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode eine Verbindung zwischen den elektrischen Eigenschaften von Feldeffekttransistoren (FET) und Bipolartransistoren herzustellen. Somit kann man sich den IGBT als eine Kombination dieser beiden aktiven Bauelemente vorstellen, dessen Ziel es ist, die negativen Bauteileigenschaften zu mindern, sowie simultan die positiven Eigenschaften zu stärken. Die Leistungselektronik stellt ein typisches Einsatzgebiet von IGBTs dar. Seine netzwerktechnische Robustheit stellt dieser spezielle Leistungstransistor auch bezüglich möglicher, auftretender Kurzschlüsse unter Beweis. Stellt sich ein solcher Kurzschluss ein, begrenzt der Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode den Laststrom.

Im Allgemeinen existieren vom IGBT vier Grundvarianten, die sich hinsichtlich ihrer elektrischen Leit- bzw. Sperrfähigkeit (normal leitend, normal sperrend) und ihres Kanals (p-Kanal, n-Kanal) differenzieren. Bauteilübergreifend steuert man diese Transistoren über den Gate-Anschluss (G) an. Aufgrund seiner großen elektrischen Vorwärts-Sperrspannung (~6,6kV) wird der IGBT besonders gerne in der Hochleistungselektronik verbaut. Dort ist er in der Lage, große Ströme (~3kA) kontrolliert zu schalten. Darüber hinaus ersetzt dieser individuelle Bipolartransistor in der Antriebstechnik nun immer öfter die vorher gängigen Schaltungen mit GTO-Thyristoren.



 

 


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