Transistors IGBT dans l’automatisation industrielle

Les IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors), ou transistors bipolaires à porte isolée, sont l’un des composants les plus importants de l’automatisation industrielle. Grâce à leur conception unique et à leur rendement élevé, les IGBT ont trouvé une large application dans l’industrie, permettant un contrôle efficace d’une puissance élevée avec une perte d’énergie minimale.

Qu’est-ce qu’un transistor IGBT ?

Les transistors IGBT sont des éléments semi-conducteurs de puissance qui combinent les avantages des transistors bipolaires (BJT) et des transistors à effet de champ (MOSFET). Leur conception incorpore trois couches semi-conductrices principales qui forment une structure avec une grille isolée du canal porteur de courant. Cela permet de contrôler des courants élevés tout en utilisant des signaux de commande à basse tension.

Comment fonctionnent les transistors IGBT ?

Les transistors IGBT combinent les avantages de deux types de transistors. Du côté de la commande, ils ressemblent aux MOSFET, ce qui leur permet d’être facilement commandés par des signaux à faible tension. Du côté de la conduction, en revanche, ils se comportent comme des transistors bipolaires, de sorte qu’ils peuvent conduire des courants élevés tout en conservant de faibles pertes de puissance. Le processus d’activation et de désactivation d’un transistor IGBT repose sur une polarisation adéquate de la grille, qui affecte à son tour le flux de porteurs de charge dans la structure semi-conductrice.

Pourquoi les IGBT sont-ils si efficaces ?

Les IGBT combinent les avantages des transistors bipolaires et des transistors à effet de champ :

  1. Faibles pertes par conduction – de par leur conception, les IGBT sont très efficaces pour conduire le courant, ce qui signifie moins de pertes d’énergie et de chaleur. Ceci est particulièrement important dans les applications industrielles où des courants importants sont contrôlés.
  2. Commutation rapide – Les transistors IGBT peuvent passer très rapidement de l’état passant à l’état bloqué. Ils sont donc idéaux pour les applications nécessitant des changements rapides, telles que les onduleurs utilisés dans les entraînements de moteurs.
  3. Facilité de commande – en raison de l’utilisation d’une grille MOSFET, les IGBT nécessitent un courant de commande minimal, ce qui les rend faciles à commander avec des circuits de contrôle.

À quoi servent les transistors IGBT ?

Les transistors IGBT sont largement utilisés dans divers domaines de l’automatisation industrielle. Ils constituent un élément clé des commandes de moteurs électriques, des onduleurs, des convertisseurs de puissance et des systèmes d’alimentation sans interruption (ASI). Grâce à leur capacité à contrôler efficacement une puissance élevée, ils sont essentiels dans les applications exigeant des performances et une fiabilité élevées. Les systèmes industriels de chauffage par induction et les équipements de soudage électrique utilisent également des IGBT, car la précision du contrôle du courant y est cruciale.

Exemples d’applications des transistors dans l’automatisation industrielle :

  • Entraînements motorisés – Les IGBT sont des composants clés des variateurs qui contrôlent la vitesse et le couple des moteurs électriques. Ils permettent un contrôle précis, ce qui est essentiel dans les systèmes de fabrication avancés.
  • Energies renouvelables – systèmes photovoltaïques et éoliens, les IGBT sont utilisés dans les convertisseurs qui transforment le courant continu des panneaux solaires ou des turbines éoliennes en courant alternatif destiné au réseau électrique.
  • Alimentations industrielles – Les IGBT sont utilisés dans les alimentations de forte puissance, fournissant une alimentation stable et fiable aux machines et équipements industriels.

Les transistors IGBT jouent un rôle clé dans l’automatisation industrielle, en permettant une gestion efficace de l’énergie et un contrôle précis des processus. Leur conception unique et la combinaison des avantages des transistors bipolaires et à effet de champ les rendent indispensables dans de nombreuses applications nécessitant une puissance élevée et une commutation rapide. Les IGBT rendent l’industrie plus efficace, plus fiable et plus durable.

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