Al igual que los componentes que hemos visto hasta ahora, los IGBTs también necesitan operar de forma segura. Para saber cuáles son los límites de IGBT, tenemos gráficos que encierran las áreas de operación segura (SOA o Safe Operating Area), que en el caso también tiene en cuenta la conmutación del dispositivo. De hecho, mientras que en los otros dispositivos nos preocupamos principalmente por lo que sucede cuando el dispositivo está conduciendo o no conduciendo, en términos de tensiones y corrientes, en el caso de IGBTs necesitamos ir un poco más lejos. Vea en este artículo cuales son las consideraciones deben hacerse para utilizar con seguridad un IGBT
Cuando IGBTs conmuta cargas altamente inductivas, tales como en el control del motor, las tensiones inversas surgen e incluso los fenómenos transitorios que pueden poner en peligro la integridad del dispositivo. Así, varios fenómenos ocurren en la conmutación de un IGBT. Veremos a continuación cómo influyen estos fenómenos en la determinación del modo de funcionamiento seguro de este componente.
Cuando consideramos una operación segura dada por el grafico SOA (Safe Operating Area) tenemos tres fronteras a considerar cuando trabajamos con un IGBT. Estas condiciones tienen en cuenta que:
a) Con alta tensión y baja corriente, la tensión máxima está limitado por la tensión de ruptura.
b) Con alta corriente y baja tensión, la corriente máxima está limitada por las condiciones de bloqueo del tiristor parasitario
c) Con corriente y tensión, estas cantidades están limitadas por la disipación.
FBSO (Forward-Biased Safe Operating Area)
FPSO es el área de operación segura cuando el IGBT está polarizado en dirección directa o de conducción. Esto ocurre cuando una polarización positiva se aplica al gate IGBT en la conmutación positiva, o sea, cuando se enciende.
Cuando el IGBT conmuta una carga inductiva sin la presencia de un snubber, esta característica es importante. El FPSO de un IGBT es la tensión positiva máxima que puede aparecer en el IGBT cuando está saturado.
RBSOA (Reverse-Biased Safe Operating Area ou Turn-Off SOA)
La sigla significa Área de Operación Segura con Polarización Inversa. Esta es la región de operación segura cuando el IGBT está apagado. Esto ocurre cuando la compuerta (gate) deja de recibir una polarización positiva, cayendo a cero su valor o incluso a un valor negativo.
Para esta característica, la presencia de un snubber es importante. Si tomamos en cuenta el circuito equivalente IGBT, podemos obtener un alto valor para RBSOA reduciendo la ganancia del transistor PNP interno. Para estas características los IGBTs del canal N y del canal P se comportan de diferentes maneras. En la figura 1 tenemos las características SOA para un IGBT típico.
SCSOA (Short Circuit Safe Operating Area)
SCSOA significa Área de Operación Segura en Cortocircuito. Indica la tensión máxima entre el colector y el emisor IGBT cuando la compuerta es cortocircuitada al emisor. Si se supera este límite, IGBT puede destruirse rompiendo la juntura entre el colector y el emisor.
