Στο απλούστερό του επίπεδο, ένα διπολικό τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT) είναι ένας διακόπτης που χρησιμοποιείται για να επιτρέπει τη ροή ρεύματος όταν είναι ενεργοποιημένο και για να διακόπτει τη ροή ισχύος όταν είναι απενεργοποιημένο. Το IGBT είναι μια συσκευή στερεάς κατάστασης, που σημαίνει ότι δεν έχει κινούμενα μέρη. Αντί να ανοίγει και να κλείνει μια φυσική σύνδεση, λειτουργεί με την εφαρμογή τάσης σε ένα εξάρτημα ημιαγωγού, που ονομάζεται βάση, το οποίο αλλάζει τις ιδιότητές του για να δημιουργήσει ή να μπλοκάρει μια ηλεκτρική διαδρομή.
Το πιο προφανές πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας είναι ότι δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη για φθορά. Ωστόσο, η τεχνολογία στερεάς κατάστασης δεν είναι τέλεια. Εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα με την ηλεκτρική αντίσταση, τις απαιτήσεις ισχύος, ακόμη και τον χρόνο που απαιτείται για τη λειτουργία του διακόπτη.
Ένα διπολικό τρανζίστορ με μόνωση πύλης είναι ένας βελτιωμένος τύπος τρανζίστορ που έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί ορισμένα από τα μειονεκτήματα ενός συμβατικού τρανζίστορ στερεάς κατάστασης. Προσφέρει τη χαμηλή αντίσταση και τη γρήγορη ταχύτητα κατά την ενεργοποίηση που βρίσκεται σε ένα τρανζίστορ πεδίου ισχύος μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (MOSFET), αν και είναι ελαφρώς πιο αργό στην απενεργοποίηση. Επίσης, δεν απαιτεί σταθερή πηγή τάσης όπως κάνουν άλλοι τύποι τρανζίστορ.
Όταν ένα IGBT είναι ενεργοποιημένο, εφαρμόζεται τάση στην πύλη. Αυτό σχηματίζει το κανάλι για το ηλεκτρικό ρεύμα. Στη συνέχεια παρέχεται το ρεύμα βάσης και ρέει μέσω του καναλιού. Αυτό είναι ουσιαστικά το ίδιο με το πώς λειτουργεί ένα MOSFET. Η εξαίρεση σε αυτό είναι ότι η κατασκευή του διπολικού τρανζίστορ της μονωμένης πύλης επηρεάζει τον τρόπο απενεργοποίησης του κυκλώματος.
Ένα διπολικό τρανζίστορ με μονωμένη πύλη έχει διαφορετικό υπόστρωμα ή υλικό βάσης από ένα MOSFET. Το υπόστρωμα παρέχει τη διαδρομή προς την ηλεκτρική γείωση. Ένα MOSFET έχει ένα υπόστρωμα N+, ενώ το υπόστρωμα ενός IGBT είναι P+ με ένα buffer N+ στην κορυφή.
Αυτός ο σχεδιασμός επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο απενεργοποιείται ο διακόπτης σε ένα IGBT, επιτρέποντάς του να εμφανίζεται σε δύο στάδια. Πρώτον, το ρεύμα πέφτει πολύ γρήγορα. Δεύτερον, εμφανίζεται ένα φαινόμενο που ονομάζεται ανασυνδυασμός, κατά το οποίο το ρυθμιστικό διάλυμα N+ στην κορυφή του υποστρώματος εξαλείφει το αποθηκευμένο ηλεκτρικό φορτίο. Με τον διακόπτη απενεργοποίησης σε δύο βήματα, χρειάζεται λίγο περισσότερος χρόνος από ότι με ένα MOSFET.
Οι ιδιότητές τους επιτρέπουν στα IGBT να είναι μικρότερα από τα συμβατικά MOSFET. Ένα τυπικό διπολικό τρανζίστορ απαιτεί ελαφρώς μεγαλύτερη επιφάνεια ημιαγωγού από το IGBT. ένα MOSFET απαιτεί περισσότερο από το διπλάσιο. Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος παραγωγής IGBT και επιτρέπει την ενσωμάτωση περισσότερων από αυτά σε ένα ενιαίο τσιπ. Η απαίτηση ισχύος για τη λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ με μόνωση πύλης είναι επίσης χαμηλότερη από ό,τι σε άλλες εφαρμογές.