Stellt man sich einen idealen Schalter vor, dann erfüllt der IGBT Transistor die damit verbundenen Eigenschaften beinahe vollständig. Was ihn im Vergleich zum MOSFET auszeichnet, wo er beispielsweise in der Industrie zum Einsatz kommt und weitere Informationen fassen wir in diesem Artikel zusammen.
Was ist ein IGBT Transistor?
IGBT steht für Insulated Gate Bipolar Transistor und bezeichnet einen Leistungshalbleiter, welcher bei industriellen Applikationen inzwischen eine führende Rolle eingenommen hat. IGBTs kommen beispielsweise in Ladesystemen für Batterien, in Solaranlagen und Windkraftanlagen zum Einsatz, wo sie der zentrale Baustein im Umrichter für den elektrischen Antrieb sind. Wo heute der IGBT die erste Wahl ist, wurde früher der MOSFET eingesetzt. Im direkten Vergleich punktet ein IGBT Transistor durch seine besonderen Merkmale, welche wir uns gleich genauer ansehen. Allerdings finden IGBTs nicht nur in der Industrie Verwendung. Sie begegnen und unbemerkt auch im Alltag, denn sie werden beispielsweise auch in Kühlschränken eingesetzt und diese sind sicherlich in jedem Haushalt zu finden.
Beim Einsatz von IGBTs kommen unterschiedliche Möglichkeiten der Kontaktierung in Frage. In einer Einsatzumgebung mit Strömen unter 200 A werden IGBTs meistens gelötet oder eingepresst. Werden Ströme über 200 A genutzt, bieten stattdessen Modelle mit Schraubanschluss die meisten Vorteile. Diese verschiedenen Möglichkeiten sollten beim Einsatz von IGBT Transistoren vorab berücksichtigt werden.
Vorteile von IGBT Transistoren
Ein IGBT hat in erster Linie die Funktion, elektrische Ströme schnell und dadurch verlustarm zu schalten. Damit das auf besonders effiziente Weise erfolgt, ist ein IGBT genau genommen die Kombination aus einem Bipolartransistor und einem isolierten Gate, welches der Struktur des MOSFET entspricht. Aus dieser Kombination ergeben sich Vorteile wie die hohe Stromtragfähigkeit und Sperrspannung, welche man von einem Bipolartransistor kennt, und die von MOSFETs gewohnte leistungslose Ansteuerbarkeit. Warum IGBTs als beinahe perfekter Schalter bezeichnet werden, lässt sich beim Blick auf eine Besonderheit der Transistoren erkennen. Im ausgeschalteten Zustand fließt kein Strom und im eingeschalteten Zustand fällt im Bauteil kaum Spannung ab.
Trotzdem kann das Thema Kühlung auch bei der Verwendung von IGBTs relevant sein. Ihre Wirkungsgrade liegen im Idealfall bei etwa 99 Prozent. Hierbei gibt es leichte Abweichungen zwischen den Modellen unterschiedlicher Hersteller. Somit sind IGBTs aus technischer Sicht daher im Moment zwar der höchstentwickelte Standard für die Industrie und andere Bereiche, mit ihrem Wirkungsgrad von rund 99 Prozent aber eben nur fast perfekt.
Einsatzbereiche von IGBT Transistoren in Industrie und weiteren Bereichen
Ein häufiger Einsatzbereich des Insulated Gate Bipolar Transistors ist der Hochleistungsbereich, in dem Vorwärts-Sperrspannungen von maximal 6600 Volt und Ströme bis 3000 A vorliegen. Zu den wichtigen Verwendungszwecken von IGBTs gehören Gleichstromsteller, Wechselrichter, Frequenzumrichter, Schaltnetzteile, Lüfter und Pumpen. Sie kommen daher vielfach in der Industrie zum Einsatz und haben in modernen und auf Effizienz ausgelegten Anlagen längst ältere Technologien abgelöst.
