
Transistores bipolares de puerta aislada (IGBT)
Semiconductor dispositivos – Discretos dispositivos –
Parte 9: Transistores bipolares de puerta aislada(IGBTs)
Dispositivos de semiconductores – Dispositivosdiscretos –
Parte 9: Transistores bipolares de de puerta aislada(IGBT)
SEMICONDUCTOR DEVICE–DISCRETE DEVICES –
Part 9: Insulated-gate bipolar transistors(IGBTs)
PRÓLOGO
1) La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) es una organización mundial de normalización integrada por todos los comités electrotécnicos nacionales (Comités Nacionales IEC). El objeto de la IEC es promover la cooperación internacional en todas las cuestiones relativas a la normalización en los ámbitos eléctrico y electrónico. Con este fin, y además de otras actividades, la IEC publica Normas Internacionales, Especificaciones Técnicas, Informes Técnicos, Especificaciones de libre acceso (PAS) y Guías (en adelante denominadas “Publicaciones IEC”). Su elaboración se encomienda a comités técnicos; cualquier Comité Nacional IEC interesado en la materia tratada puede participar en este trabajo preparatorio. Las organizaciones internacionales, gubernamentales y no gubernamentales que mantienen vínculos con la IEC también participan en esta preparación. La IEC colabora estrechamente con la Organización Internacional de Normalización (ISO) de conformidad con las condiciones determinadas por acuerdo entre ambas organizaciones.
2) Las decisiones formales o los acuerdos de la IEC sobre cuestiones técnicas expresan, en la medida de lo posible, un consenso internacional de opiniones sobre los temas pertinentes, ya que cada comité técnico cuenta con representación de todos los Comités Nacionales IEC interesados.
3) Las Publicaciones IEC tienen la forma de recomendaciones para uso internacional y son aceptadas por los Comités Nacionales IEC en ese sentido. Aunque se realizan todos los esfuerzos razonables para garantizar que el contenido técnico de las Publicaciones IEC sea exacto, la IEC no puede ser considerada responsable de la forma en que se utilicen ni de cualquier interpretación errónea por parte de un usuario final.
4) Con el fin de promover la uniformidad internacional, los Comités Nacionales IEC se comprometen a aplicar las Publicaciones IEC de forma transparente en la mayor medida posible en sus publicaciones nacionales y regionales. Cualquier divergencia entre una Publicación IEC y la publicación nacional o regional correspondiente deberá indicarse claramente en esta última.
5) La IEC no establece ningún procedimiento de marcado para indicar su aprobación y no puede ser considerada responsable de ningún equipo declarado conforme con una Publicación IEC.
6) Todos los usuarios deben asegurarse de disponer de la edición más reciente de esta publicación.
7) La IEC, sus directores, empleados, funcionarios o agentes, incluidos los expertos individuales y los miembros de sus comités técnicos y de los Comités Nacionales IEC, no asumirán responsabilidad alguna por lesiones personales, daños materiales u otros daños de cualquier naturaleza, ya sean directos o indirectos, ni por costes (incluidos los honorarios legales) y gastos derivados de la publicación, uso o اعتماد?
8) Se llama la atención sobre las referencias normativas citadas en esta publicación. El uso de las publicaciones citadas es indispensable para la correcta aplicación de esta publicación.
9) Se llama la atención sobre la posibilidad de que algunos de los elementos de esta Publicación IEC puedan estar sujetos a derechos de patente. La IEC no será responsable de identificar cualesquiera o todos esos derechos de patente.
La Norma Internacional IEC 60747-9 ha sido preparada por el subcomité 47E: Dispositivos semiconductores discretos, del comité técnico 47 de la IEC: Dispositivos semiconductores.
Esta segunda edición de la IEC 60747-9 anula y sustituye la primera edición (1998) y su enmienda 1 (2001).
Los principales cambios con respecto a la edición anterior se enumeran a continuación.
a) Se modificó el apartado 3 añadiendo términos que deberían incluirse.
b) Se modificaron los apartados 4 y 5 mediante las adiciones y supresiones pertinentes que deberían incluirse.
c) Los apartados 6 y 7 de la Enmienda 1 se combinaron en el apartado 6 con las adiciones y correcciones pertinentes que deberían incluirse.
d) El apartado 8 de la Enmienda 1 pasó a numerarse como el apartado 7. Esta norma debe leerse conjuntamente con la IEC 60747-1.
El texto de esta norma se basa en los siguientes documentos:
FDIS | Report on voting |
47E/333/FDIS | 47E/341/RVD |
Toda la información sobre la votación para la aprobación de esta norma puede consultarse en el informe sobre la votación indicado en la tabla anterior.
Esta publicación se ha redactado de conformidad con las Directivas ISO/IEC, Parte 2.
Lista de todas las partes de la serie IEC 600747, bajo el título general:Semiconductor devices – Discrete devices , puede consultarse en el sitio web de la IEC.
El comité ha decidido que el contenido de esta publicación permanecerá sin cambios hasta la fecha del resultado de mantenimiento indicada en el sitio web de la IEC, bajo «http://webstore.iec.ch» en los datos relacionados con la publicación específica. En esa fecha, la publicación será
• reconfirmada,
• retirada,
• reemplazada por una edición revisada, o
• modificada.
SEMICONDUCTORDEVICES –
DISCRETEDEVICES –
Part 9: Insulated-gate bipolartransistors (IGBTs)
1 SAlcance
Esta parte de la IEC 60747 establece normas específicas de producto sobre terminología, símbolos literales, valores nominales y características esenciales, verificación de los valores nominales y métodos de medición para transistores bipolares de puerta aislada (IGBT).
2 Normative references
Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento. En las referencias fechadas, solo se aplica la edición citada. En las referencias sin fecha, se aplica la última edición del documento de referencia (incluidas todas las enmiendas).
IEC 60747-1:2006,Semiconductor devices – Part 1:General
IEC 60747-2,Semiconductor devices – Discretedevices y integrated circuits – Part 2: Rectifierdiodes
IEC 60747-6, Semiconductor devices – Part 6:Thyristors
IEC 61340 (todas las partes), Electrostatics
3 Terms y definitions
A efectos de este documento, se aplican los siguientes términos y definiciones.
3.1 Graphical symbol of IGBT
El símbolo gráfico que se muestra a continuación se utiliza en esta edición de la IEC 60747-9.
Símbolo gráfico
NOTA En esta norma solo se utiliza el símbolo gráfico del IGBT de canal N. También se aplica a la medición de dispositivos de canal P. En el caso de los dispositivos de canal P, debe adaptarse la polaridad.
3.2 General terms
3.2.1
insulated-gate bipolar transistor
IGBT
transistor que tiene un canal de conducción y una unión PN. La corriente que fluye a través del canal y la unión está controlada por un campo eléctrico resultante de una tensión aplicada entre los terminales de puerta y emisor
Véase el IEV 521-04-05.
NOTA Con tensión aplicada entre colector y emisor, la unión PN queda polarizada en directa.
3.2.2
N-channel IGBT
IGBT que tiene uno o más canales de conducción de tipo N
Véase el IEV 521-05-06.
3.2.3
P-channel IGBT
IGBT que tiene uno o más canales de conducción de tipo P
Véase el IEV 521-04-05.
3.2.4
collector current (of an IGBT)
Ic
corriente continua conmutada (controlada) por el IGBT
3.2.5
collector terminal, collector (of an IGBT)
C
para un IGBT de canal N (de canal P), el terminal hacia el que (desde el que) fluye la corriente de colector desde (hacia) el circuito externo
Véase el IEV 521-07-05 y el IEV 521-05-02.
3.2.6
emitter terminal, emitter (of an IGBT)
E
para un IGBT de canal N (de canal P), el terminal desde (hacia) el que la corriente de colector fluye hacia (desde) el circuito externo
Véase el IEV 521-07-04.
3.2.7
gate terminal, gate (of an IGBT)
G
terminal al que se aplica una tensión respecto al terminal de emisor para controlar la corriente de colector
Véase el IEV 521-07-09.
3.3 Terms related to ratings and characteristics; voltagesand currents
3.3.1
collector-emitter (d.c.) voltage
tensión entre colector y emisor
3.3.2
collector-emitter voltage with gate-emitter short-circuited
VCES
tensión colector-emisor a la que la corriente de colector tiene un valor bajo (absoluto) especificado con la compuerta y el emisor en cortocircuito
3.3.3
collector-emitter sustaining voltage
VCE*sus
tensión de ruptura colector-emisor a valores relativamente altos de la corriente de colector, en la que la tensión de ruptura es relativamente insensible a los cambios en la corriente de colector, para una terminación especificada entre los terminales de compuerta y emisor
NOTA 1 La terminación especificada entre los terminales de compuerta y emisor se indica en el símbolo de letras mediante el tercer subíndice `*`; véase 4.1.2 de la IEC 60747-7.
NOTA 2 Cuando sea necesario, se añade al término básico un calificativo adecuado para indicar una terminación específica entre los terminales de compuerta y emisor.
Ejemplo: tensión de sostenimiento colector-emisor con los terminales de compuerta y emisor en cortocircuitoVCESsus . NOTA 3 El término básico puede abreviarse si el significado queda claro a partir del símbolo de letras utilizado. Ejemplo: tensión de sostenimiento colector-emisorVCERsus .
NOTA 4 Este término es importante para dispositivos de alta tensión, por ejemplo de más de 4 kV.
3.3.4
collector-emitter breakdown voltage
V(BR)CES
tensión entre colector y emisor por encima de la cual la corriente de colector aumenta bruscamente, con la compuerta y el emisor en cortocircuito
Véase IEV 521-05-06.
3.3.5
collector-emittersaturation voltage
VCEsat
3.3.6
gate-emitter (d.c.) voltage
tensión entre compuerta y emisor
3.3.7
gate-collector (d.c.) voltage
tensión entre compuerta y colector
3.3.8
gate-emitter threshold voltage
VGE(th)
tensión compuerta-emisor a la que la corriente de colector tiene un valor bajo (absoluto) especificado
3.3.9
electrostatic discharge voltage
tensión que puede aplicarse al terminal de compuerta sin destruir la capa de aislamiento
Véase IEV 521-05-27
3.3.10
collector cut-off current
corriente de colector a una tensión colector-emisor específica por debajo de la región de ruptura y con la compuerta en estado de apagado
3.3.11
collector current
corriente a través del colector
3.3.12
tail current
ICZ
corriente de colector durante el tiempo de cola
3.3.13
gate leakage current
IGES
corriente de fuga hacia el terminal de compuerta a una tensión compuerta-emisor especificada con el terminal de colector en cortocircuito con el terminal de emisor
3.3.14
safe operating area
SOA
corriente de colector frente a tensión colector-emisor en la que el IGBT puede encenderse y apagarse sin fallo
3.3.14.1
forward bias safe operating area
FBSOA
corriente de colector frente a tensión colector-emisor en la que el IGBT puede encenderse y puede permanecer en estado de conducción sin fallo
3.3.14.2
reverse bias safe operating area
RBSOA
corriente de colector frente a tensión colector-emisor en la que el IGBT puede apagarse sin fallar
3.3.14.3
short circuit safe operating area
SCSOA
duración de cortocircuito y tensión colector-emisor en la que el IGBT puede encenderse y apagarse sin fallar
3.4 Terms related to ratings and characteristics; othercharacteristics
3.4.1
input capacitance
Cies
3.4.2
output capacitance
Coes
capacitancia entre los terminales de colector y emisor con el terminal de puerta cortocircuitado al terminal de emisor para c.a.
3.4.3
reverse transfer capacitance
Cres
capacitancia entre los terminales de colector y puerta
3.4.4
gate charge
QG
carga necesaria para elevar la tensión puerta-emisor desde un nivel bajo especificado hasta un nivel alto especificado
3.4.5
internal gate resistance
rg
resistencia serie interna
3.4.6
turn-on energy (per pulse)
Eon
energía disipada dentro del IGBT durante el encendido de un único pulso de corriente de colector
NOTA La disipación de potencia correspondiente al encendido en condiciones de pulsos periódicos se obtiene multiplicandoEen
por la frecuencia de pulsos.
3.4.7
turn-off energy (per pulse)
Eoff
energía disipada dentro del IGBT durante el tiempo de apagado más el tiempo de cola de un único pulso de corriente de colector
NOTA La disipación de potencia correspondiente al apagado en condiciones de pulsos periódicos se obtiene multiplicandoEoff
por la frecuencia de pulsos.
3.4.8
turn-on delay time
td(on) , td
NOTA Normalmente, el tiempo se mide entre puntos correspondientes al 10 % de las amplitudes de pulso de entrada y de salida.
amplitudes.
3.4.9
rise time
tr
intervalo de tiempo entre los instantes en que el aumento de la corriente de colector alcanza, respectivamente, los límites inferior y superior especificados, cuando el IGBT pasa del estado de apagado al estado de encendido
NOTA Normalmente, los límites inferior y superior son el 10 % y el 90 % de la amplitud del pulso.
3.4.10
turn-on time
ton
suma del tiempo de retardo de encendido y el tiempo de subida
3.4.11
turn-off delay time
td(off) , ts
intervalo de tiempo entre el final del pulso de tensión aplicado a los terminales de entrada que ha mantenido al IGBT en su estado de encendido y el inicio de la caída de la corriente de colector cuando el IGBT pasa del estado de encendido al estado de apagado
NOTA Normalmente, el tiempo se mide entre puntos correspondientes al 90 % de las amplitudes de pulso de entrada y de salida.
3.4.12
fall time
tf
intervalo de tiempo entre los instantes en que la caída de la corriente de colector alcanza, respectivamente, los límites superior e inferior especificados, cuando el IGBT pasa del estado de encendido al estado de apagado
NOTA Normalmente, los límites superior e inferior son el 90 % y el 10 % de la amplitud del pulso.
3.4.13
turn-off time
toff
suma del tiempo de retardo de apagado y el tiempo de caída
3.4.14
tail time
tz
intervalo de tiempo desde el final del tiempo de apagado hasta el instante en que la corriente de colector ha descendido al 2 % o a un valor especificado inferior
4 Letter symbols
4.1 General
Los símbolos generales de letras para los IGBT se definen en la cláusula 4 de la norma IEC 60747-1.
4.2 Additional general subscripts
C,c colector
E,e emisor
compuerta
saturación
umbral
cola
terminación con cortocircuito
terminación con una resistencia
terminación con tensión compuerta-emisor especificada
sostenimiento
4.3 List of letter symbols
Name ydesignation | Lettersymbol |
4.3.1 Voltages | |
Collector-emitter voltage | VCE |
Collector-emitter voltage, gate-emitter short-circuited | VCES |
Collector-emitter sustaining voltage | VCE*sus |
Collector-emitter breakdown voltage,gate-emitter short-circuited | V(BR)CES |
Collector-emitter saturation voltage | VCEsat |
Gate-emitter voltage | VGE |
Gate-emitter voltage, collector-emitter short-circuited | VGES |
Gate-emitter threshold voltage | VGE(th) |
Collector-gate voltage, gate-emitter resistance specified | VCGR |
4.3.2 Currents | |
Collector current | IC |
Peak collector current | ICM |
Repetitive peak collector current | ICRM |
Collector-emitter cut-off current, gate-emitter short-circuited | ICES |
Tail current | ICZ |
Gate current | IG |
Gate leakage current, collector-emittershort-circuited | IGES |
4.3.3 Other electrical magnitudes | |
Input capacitance | Cies |
Output capacitance |
|
Reverse transfer capacitance |
|
Gate charge | QG |
Internal gate resistance | rg |
Turn-on power dissipation |
|
Turn-on energy |
|
Turn-off power dissipation | Poff |
Turn-off energy | Eoff |
Conducting state power dissipation | Pcond |
Conducting state energy | Econd |
Total power dissipation | Ptot |
4.3.4 Time | |
Tail time | tz |
4.3.5 Thermal magnitudes | |
Thermal resistance junction toheatsink | Rth(j-c) |
Transient thermal impedance junctionto heatsink | Zth(j-c) |
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