IGBT｜기초편
IGBT란?
2023.04.26
키 포인트
・IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)는 「절연 게이트 바이폴라 트랜지스터」이다.
・MOSFET와 바이폴라 트랜지스터의 복합화를 통해, 각각의 장점을 겸비한 파워 트랜지스터이다.
・높은 입력 임피던스, 고속 스위칭, 고내압에서 낮은 ON 저항이라는 기본적인 특징이 있다.
IGBT란?
IGBT는 Insulated Gate Bipolar Transistor의 이니셜을 조합한 용어로, 「절연 게이트 바이폴라 트랜지스터」입니다. IGBT는 MOSFET와 바이폴라 트랜지스터의 복합화를 통해, 각각의 장점을 겸비한 파워 트랜지스터입니다. IGBT에는 Nch 타입과 Pch 타입의 2종류가 있으며, 본 테마에서는 현재 주로 사용되는 Nch 타입을 예로 설명하겠습니다.
하기 그림은 Nch 타입 IGBT의 회로도 기호와 등가회로를 나타낸 것입니다. 등가회로에는 더 자세한 내용이 포함된 것도 있지만, 이해가 쉽도록 비교적 심플한 그림을 사용하였습니다. 실제로는 구조 등이 조금 더 복잡합니다. 더 자세한 내용은 뒤에서 설명하겠습니다.
IGBT에는 게이트, 콜렉터, 이미터의 3가지 단자가 있습니다. 게이트는 MOSFET와 같고, 콜렉터와 이미터는 바이폴라 트랜지스터와 같습니다. IGBT는 MOSFET와 마찬가지로 전압 제어 소자로, Nch 타입의 경우 이미터에 대해 플러스 전압을 게이트에 인가하면, 콜렉터 – 이미터 사이가 도통되어 콜렉터 전류가 흐릅니다. 동작이나 구동 방법에 대해서는 별도로 설명하겠습니다.
앞서 기술한 바와 같이, IGBT는 MOSFET와 바이폴라 트랜지스터의 장점을 겸비한 트랜지스터입니다. MOSFET는 게이트가 절연되어 있으므로, 입력 임피던스가 높고 비교적 스위칭 속도가 빠르다는 점이 장점이지만, 고내압의 경우 ON 저항이 높아지는 결점이 있습니다. 바이폴라 트랜지스터는 고내압의 경우에도 ON 저항이 낮지만, 입력 임피던스가 낮고 스위칭 속도가 느리다는 점이 결점입니다. IGBT는 각각의 결점을 보완함으로써, 높은 입력 임피던스, 고속 스위칭*, 고내압에서도 낮은 ON 저항을 실현한 트랜지스터입니다. *MOSFET보다는 느리지만, 바이폴라 트랜지스터보다는 빠른 수준.
IGBT나 MOSFET와 같은 파워 디바이스는 어플리케이션의 사용 조건이나 요구 사항에 따라 적재적소에 구분되어 사용됩니다. 예를 들어 고내압에는 IGBT, 저내압인 경우에는 MOSFET를 사용합니다. IGBT의 적용 범위 및 어플리케이션에 대해서는 다음 편에서 설명하겠습니다.
【자료 다운로드】 IGBT의 기초
IGBT는 대표적인 파워 디바이스의 일종으로, 모터 구동을 비롯한 폭넓은 어플리케이션에서 이용되고 있습니다. 본 핸드북은 IGBT의 기초 지식으로서, IGBT의 특징에 따른 적용 범위와 어플리케이션의 이미지, 구조와 동작 원리, 기타 파워 디바이스와의 비교 및 사용 구분에 대해 설명한 자료입니다.
