IGBTbasierte

IGBTbasierte Systeme beziehen sich auf elektronische Schaltungen und Baugruppen, in denen Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) als zentrale Schaltelemente eingesetzt werden. IGBT ist eine Kombination aus MOS-Gate-Steuerung und bipolarer Trägerströme; sie ermöglichen das Schalten großer Spannungen und Ströme mit vergleichsweise geringer Gate-Energie.

Sie ermöglichen effiziente Leistungselektronik bei Spannungen von einigen Dutzend bis mehreren Hundert Volt und Strömen von Ampere bis Kiloampere. IGBT-basierte Bauelemente weisen niedrigere on-state Verluste als herkömmliche Bipolartransistoren auf und bieten bessere Schaltcharakteristika als Bipolartransistoren bei hohen Spannungen. Jedoch sind sie teils langsamer als MOSFETs bei sehr hohen Frequenzen; in Modulen werden mehrere IGBTs mit Dioden zu Brücken kombiniert, um Wechselrichter- oder Konverterfunktionen zu realisieren.

Typische Anwendungen finden sich in der Antriebstechnik, etwa Motorsteuerungen und Industrie-Wechselrichtern, in der Traction von Zügen und anderen Schienenfahrzeugen, in Solar- und Windinvertern, in Netzversorgungen wie Unterbrechungsfreien Leistungsquellen (USV) sowie in Induktionshärtung, Schweiß- und Heiztechnik und in Fahrzeugantrieben (EVs).

Vorteile der IGBT-basierten Systeme sind eine hohe Leistungsdichte, robuste Spannungs- und Stromhandhabung sowie gute Effizienz bei mittleren bis hohen Spannungen. Nachteile umfassen Kühlungs- und Temperaturabhängigkeiten, komplexe Gate-Treiberschaltungen sowie den Bedarf an umfassenden Schutzmechanismen. Seit den 1980er-Jahren sind IGBTs in der Leistungselektronik weit verbreitet, wobei Weiterentwicklungen wie Trench-IGBTs, verbesserte Gate-Isolierung und modulare Bauformen die Leistungsfähigkeit weiter erhöhen.