prólogo
Hay muchas aplicaciones en la actualidad que utilizan MOSFET e IGBT de alto voltaje y se benefician de los componentes de alto voltaje. Los ejemplos incluyen circuitos de barrido, moduladores de pulsos de radar, circuitos de descarga de condensadores, relés de estado sólido, fuentes de alimentación auxiliares para equipos de tracción y otras fuentes de alimentación conmutadas de alto voltaje. Los MOSFET están conectados en una cadena en serie-paralelo para superar las limitaciones de voltaje y alto RDS (encendido). Los IGBT de alto voltaje son demasiado lentos para algunas aplicaciones. Una nueva familia de transistores BIMOSFETTM de alta tensión satisface estas necesidades.
La estructura tradicional de MOSFET e IGBT, comúnmente conocida como DMOS (Silice de óxido de metal de doble difusión), es una capa de silicio epitaxial que crece sobre un sustrato de silicio grueso y de baja resistividad, como se muestra en la Figura 1. Consta de 1b.Sin embargo, a voltajes superiores a 1200 V, el espesor de la capa de silicio N requerido para soportar estos voltajes de bloqueo hace que sea más atractivo y rentable usar una estructura no epitaxial, como se muestra en la Figura 1a. Este tipo de estructura también se conoce como “base homogénea” o “no perforable” (NPT).
Con referencia a la Figura 1a, se puede ver que se mantiene la estructura pnpn típica de un IGBT, pero se introduce un patrón de cortocircuito de colector N+ para reducir la ganancia de corriente del transistor PNP y, en consecuencia, la acción de conmutación de apagado. Pero ahora hay un diodo intrínseco “libre” del emisor al colector, que es el mismo que se encuentra en los MOSFET, acuñando el acrónimo “BIMOSFETTM transistor”. El comportamiento de apagado del transistor BIMOSFETTM está controlado por la cantidad de colector corto. Para que el diodo sea utilizable y no cause problemas de conmutación dV/dt, la irradiación debe reducir la vida útil de la portadora minoritaria. El resultado final es un dispositivo que puede optimizarse para conmutación de alta o baja frecuencia ajustando el patrón corto del colector junto con la cantidad adecuada de iluminación.