MOSFETs và BJT là những thiết bị chuyển đổi nguồn điện tử phổ biến nhất. Tuy nhiên, cả hai đều có những hạn chế nhất định, đặc biệt là khi sử dụng trong các ứng dụng hiện tại. IGBTs là một thiết bị thay thế kết hợp các lợi ích và đặc tính của cả BJT và MOSFET.
Vậy IGBT là gì và chúng hoạt động ra sao? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của các IGBT, các ứng dụng, phân loại và sự khác biệt của chúng với các thiết bị khác.

IGBT là gì?
IGBT (insulated gate bipolar transistors) là một loại bán dẫn rời rạc kết hợp các tính năng của cả MOSFET và BJT. Các IGBT có khả năng xử lý dòng điện và điện áp cao của BJT cùng hiệu suất chuyển mạch tốc độ cao của MOSFET. Nói cách khác, IGBT có thể xử lý dòng cực thu - phát lớn với dòng rò rất thấp.
IGBT bao gồm 3 cực được gắn với 3 lớp kim loại khác nhau được điều khiển bởi cấu trúc cổng kim loại oxit bán dẫn. Tuy nhiên, chúng cũng là loại một chiều, có nghĩa chúng chỉ có thể chuyển dòng điện theo hướng thuận. Điều này khác với MOSFET có khả năng chuyển đổi dòng điện hai chiều.

IGBT được sử dụng như thế nào?
Vì các IGBT kết hợp lợi ích của cả BJT và MOSFET, chúng thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện và điều khiển động cơ. Ta cũng có thể tìm thấy chúng trong các ứng dụng điện tử công suất, nơi mà MOSFET hay transistor không thể đáp ứng nhu cầu.
IGBT cũng thường được sử dụng để làm thiết bị chuyển mạch điện tử. Điều này là do IGBT có thể thực hiện chuyển đổi nhanh với hiệu suất cao, khiến chúng trở nên lý tưởng cho công việc này. Khi được sử dụng làm công tắc điều khiển tĩnh, IGBT có dòng điện và điện áp tương tự như của BJT. Tuy nhiên, với sự xuất hiện của cổng cách ly bên trong IGBT đã mang lại lợi thế vì cần ít công suất truyền điện động hơn. 
Các ứng dụng phổ biến của IGBT với tiêu chuẩn điện áp cao, tốc độ vừa phải như:

• Bộ biến tần DC - AC
• Điều chế độ rộng xung (PWM)
• Bộ truyền động cơ AC - DC
• Bộ chuyển đổi tần số 
• Kiểm soát thay đổi tốc độ

Cấu tạo IGBT
IGBT được hình thành từ bốn lớp chất bán dẫn được kẹp lại với nhau. Đó là:

• Lớp nền P+ (gần nhất với cực thu)
• N- lớp
• Lớp P (gần nhất với cực phát)
• Lớp N + (trong lớp P, nhưng không có trong tất cả các thiết bị)

Cách hoạt động của IGBT
Phần đầu của tên đề cập đến cổng cách điện (IG) giống như MOSFET, còn phần sau đề cập đến đặc tính hiệu suất đầu ra của bóng bán dẫn lưỡng cực tiêu chuẩn (BT). Điều này cho thấy IGBT được điều khiển điện áp giống như MOSFET trong khi vẫn duy trì các đặc tính dẫn và chuyển mạch đầu ra của transistor. Tóm lại, IGBT cung cấp mức công suất lớn hơn BJT và hoạt động điện áp cao hơn với tổn hao đầu vào thấp hơn MOSFET.