Os IGBTs são amplamente utilizados em inversores de frequência, controles de potência, fontes chaveadas e conversores DC/DC. Estes componentes possuem características híbridas, com uma porta isolada como um MOSFET e junções entre o coletor e emissor como um transistor bipolar.
INS214S
Um dos testes mais comuns para a prova de um IGBT é o teste dinâmico que consiste em se colocar como carga uma lâmpada de 40 a 100 W no seu coletor e alimentar o circuito com uma tensão de até 100 VDC.
Com a comporta ligada ao emissor do transistor, ele deve permanecer no corte e com isso a lâmpada apagada.
Ligando a comporta ao coletor (o que deve ser feito com um resistor de 10 k ohms), o transistor satura e a lâmpada acende. Este procedimento dinâmico é mostrado na figura 1.
Se a lâmpada permanecer acesa nas duas prova o IGBT está em curto e se permanecer apagada, o IGBT está aberto. O leitor deve estar atento para a máxima tensão que pode ser aplicada entre a comporta e o emissor do transistor que em geral é 20 V.
Se o teste for feito com tensões maiores, a tensão aplicada à comporta deve ser sempre inferior à 20 V.
No entanto, um teste semelhante pode ser feito com multímetro analógico e mesmo com alguns tipos de multímetros digitais que tenham tensão de prova suficiente para saturá-lo, quando colocados nas escalas de resistências ou teste de diodos.
Para esta finalidade podemos inicialmente fazer um teste de curto-circuito, conforme mostra a figura 2.
Medimos inicialmente a resistência entre os terminais de gate e o coletor e depois entre o gate e o emissor.
Nas duas medidas devemos ter leituras de altas resistências. Por alta resistência entendemos valores acima de 10 M ohms.
Se em qualquer das medidas tivermos uma leitura de baixa resistência ou mesmo média (entre 10 k e 1M ohms), o IGBT está inutilizado por curto ou ainda fuga excessiva. Se ele passar neste teste, medimos a resistência entre coletor e emissor.
Num sentido ela deve ser alta e no outro, baixa, pois devemos considerar o diodo de proteção que estes componentes têm, conforme mostra a figura 2.
Uma leitura de baixa resistência nas duas medidas indica um IGBT em curto e uma leitura de resistência algo baixa onde deveria ser muito alta (entre 10 k e 1 M) indica um componente com fugas. Em ambos os casos, o componente não deve ser utilizado.
Dependendo da tensão da bateria do multímetro, pode ser realizado um teste de comutação relativamente simples. Para isso, utilizamos a conexão da figura 3 com o multímetro numa escala intermediária de resistências.
Tocando com uma chave de fendas ou fazendo uma ponte entre o gate (g) e o coletor (C) do transistor, ele deve comutar.
Isso fará com que a resistência caia, passando de um valor muito alto para um valor mais baixo que depende das características do IGBT em teste e do próprio multímetro.
No entanto, é preciso levar em conta que a bateria interna de alguns multímetros não tem tensão suficiente para levar o componente a condução.
Para não ter dúvidas se este teste se aplica com o multímetro de que se dispõe, será interessante tentar com um IGBT que sabemos estar em bom estado.
Uma forma de se testar um IGBT com o multímetro no caso de não ser possível a prova direta descrita é a mostrada na figura 4.
Uma bateria de 9 V ou mesmo uma fonte de tensão maior (20 V) fornece a tensão necessária à polarização do componente e com isso uma leitura de corrente aumentando com o toque pode ser feita para o caso de um componente em bom estado.
Circuito de Teste de IGBT
Existem formas simples de se testar um IGBT. No entanto, com o uso de um gerador de funções e de um osciloscópio, podemos ir além e determinar as características do componente em teste.
Na figura 5 mostramos um circuito para esta finalidade. Este circuito serve para a maioria dos IGBTs comuns e é simples de implementar. Também podemos utilizá-lo com finalidade didática para demonstrar as características deste componente.
Neste circuito o osciloscópio é ajustado para a função B/A, ou seja, sinais do eixo Y em função do eixo X e a sensibilidade típica dos dois eixos é de 2 V/div.
Veja que também precisamos de uma fonte de alimentação de 6 V para os testes. O gerador de sinais é ajustado para produzir um sinal de 1 kHz modulado em amplitude em 100 Hz com uma profundidade de 1 unidade.
Na figura 6 temos o sinal que deve ser observado para um IGBT em bom estado na simulação feita no Multisim.
Os valores dos componentes utilizados podem ser alterados assim como os sinais de prova, em função das características do IGBT testado.
