IGBT

ゲートが絶縁されているため、すべてのタイプのIGFETの電流ゲインは非常に高くなります。電流が継続的に流れる可能性のある連続ゲート回路がない場合、持続的なゲート電流はありません。したがって、IGFETのゲート端子を流れる唯一の電流は、トランジスタが「オン」状態から「オン」状態に切り替わるときに、ゲートチャネル容量を充電して空乏領域を変位させるために必要な過渡電流（短いサージ）です。オフ」状態、またはその逆。

この高い電流利得は、最初は、非常に大きな電流を制御するために、IGFET技術をバイポーラトランジスタよりも決定的な利点に置くように思われます。大きなコレクタ電流を制御するためにバイポーラ接合トランジスタが使用される場合、β比に従って、いくつかの制御回路によってソースまたはシンクされる実質的なベース電流が存在する必要があります。例を挙げると、βが20のパワーBJTが100アンペアのコレクタ電流を流すには、少なくとも5アンペアのベース電流が必要です。これは、ミニチュアディスクリートまたは統合制御回路の場合、それ自体がかなりの量の電流です。処理する：

制御回路付きトランジスタ

制御回路の観点からは、高電流利得のパワートランジスタがあればよいので、負荷電流の制御に必要な電流ははるかに少なくなります。もちろん、ダーリントンペアトランジスタを使用して電流ゲインを上げることもできますが、この種の配置では、同等の電力のIGFETよりもはるかに多くの制御電流が必要です。

ただし、残念ながら、IGFETには、高電流を制御する独自の問題があります。通常、飽和状態のBJTのコレクタからエミッタへの電圧降下よりも、飽和時にドレインからソースへの電圧降下が大きくなります。この大きな電圧降下は、同じ量の負荷電流に対するより高い電力損失に相当し、高電力デバイスとしてのIGFETの有用性を制限します。いわゆるVMOSトランジスタなどの一部の特殊な設計は、この固有の欠点を最小限に抑えるように設計されていますが、バイポーラ接合トランジスタは、大電流を切り替える能力に優れています。

このジレンマに対する興味深いソリューションは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）と呼ばれる1つのデバイスで、IGFETの最高の機能とBJTの最高の機能を活用します。バイポーラモードMOSFET、導電率変調電界効果トランジスタ（COMFET）、または単に絶縁ゲートトランジスタ（IGT）とも呼ばれ、IGFETとBJTのダーリントンペアに相当します。

回路図記号と等価回路

本質的に、IGFETはBJTのベース電流を制御し、BJTはコレクタとエミッタ間の主負荷電流を処理します。このように、非常に高い電流利得がありますが（IGFETの絶縁ゲートは制御回路から実質的に電流を引き出さないため）、完全導通中のコレクタからエミッタへの電圧降下は通常のBJTと同じくらい低くなります。

IGBTのデメリット

標準のBJTに対するIGBTの欠点の1つは、ターンオフ時間が遅いことです。高速スイッチングと高電流処理能力のために、バイポーラ接合トランジスタを打ち負かすことは困難です。 IGBTのターンオフ時間の短縮は、設計の特定の変更によって達成される可能性がありますが、コレクタとエミッタ間の飽和電圧降下が大きくなるという犠牲を払うだけです。ただし、IGBTは、高電力制御アプリケーション向けのIGFETおよびBJTの優れた代替手段を提供します。

関連ワークシート：

• 絶縁ゲートバイポーラトランジスタワークシート