IGBT транзистори

13.04.2017

IGBT транзистори

IGBT транзистори
Біполярні транзистори з ізольованим затвором є новим типом активного приладу, який з’явився порівняно недавно. Його вхідні характеристики подібні до вхідних характеристик польового транзистора, а вихідні – вихідні характеристиками біполярного.

У літературі цей прилад називають IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). По швидкодії вони значно перевершують біполярні транзистори. Найчастіше IGBT-транзистори використовують в якості потужних ключів, у яких час включення 0,2 — 0,4 мкс, а час вимкнення 0,2 — 1,5 мкс, комутовані напруги досягають 3,5 кВ, а струми 1200 А.

IGBT транзистори
IGBT — т ранзисторы витісняють тиристори з високовольтних схем перетворення частоти і дозволяють створити імпульсні джерела вторинного електроживлення з якісно кращими характеристиками. IGBT — т ранзисторы використовуються досить широко в інверторах для управління електродвигунами, в потужних системах безперебійного живлення з напругою понад 1 кВ і струмами в сотні ампер. Якоюсь мірою це є наслідком того, що у включеному стані при струмах в сотні ампер падіння напруги на транзисторі знаходиться в межах 1,5 — 3,5 Ст.

Як видно із структури IGBT-транзистори (рис. 1), це досить складний прилад, в якому транзистор типу р–n–р управляється МОН-транзистором з каналом типу n.

Рис. 1. Структура IGBT-транзистори

Колектор IGBT-транзистори (рис. 2,а) є емітером транзистора VT4. При подачі позитивного напруги на затвор у транзистора VT1 по-є електропровідний канал. Через нього емітер транзистора IGBT (колектор транзистора VT4) виявляється сполученим з базою транзистора VT4.

Це призводить до того, що він повністю відмикається і падіння напруги між колектором транзистора IGBT і його емітером стає рівним падіння напруги на эмиттерном переході транзистора VT4, просуммированному з падінням напруги Uси на транзисторі VT1.

У зв’язку з тим, що падіння напруги на р–n-переходу зменшується із збільшенням температури, падіння напруги на отпертом IGBT-транзисторі в певному діапазоні струмів має негативний температурний коефіцієнт, який стає позитивним при великому струмі. Тому падіння напруги на IGBT-транзисторі не опускається нижче порогового напруги діода (емітерного переходу VТ4).

Рис. 2. Еквівалентна схема IGBT-транзистори (а) і його умовне позначення у вітчизняній (б) та іноземній (в) літератури

При збільшенні напруги, прикладеної до транзистору IGBT, збільшується струм каналу, визначає струм бази транзистора VT4, при цьому падіння напруги на IGBT-транзисторі зменшується.

IGBT транзистори
При запиранні транзистора VT1 струм транзистора VT4 стає малим, що дозволяє вважати його замкненим. Додаткові шари введені для виключення режимів роботи, характерних для тиристорів, коли відбувається лавинний пробій. Буферний шар n+ і широка базова область n– забезпечують зменшення коефіцієнта посилення по струму p–n–p-n транзистора.

Загальна картина включення і виключення досить складна, так як спостерігаються зміни рухливості носіїв заряду, коефіцієнтів передачі струму в наявних у структурі p–n–p — і n–p–n транзисторів, зміни опорів областей та ін. Хоча в принципі IGBT–транзистори можуть бути використані для роботи в лінійному режимі, поки в основному їх застосовують в ключовому режимі.

При цьому зміни напруг у комутованого ключа характеризуються кривими, показаними на рис.3.

Рис. 3. Зміна падіння напруги Uкэ і струму Ic IGBT-транзистори

Рис. 4. Схема заміщення транзистора типу IGBT (а) і його вольт-амперні характеристики (б)

Дослідження показали, що для більшості транзисторів типу IGBT часи включення і виключення не перевищують 0,5 — 1,0 мкс. Для зменшення кількості додаткових зовнішніх компонентів до складу IGBT-транзисторів вводять діоди або випускають модулі, що складаються з декількох компонентів (рис. 5, а – г).

Короткий опис статті: транзистор Біполярні транзистори з ізольованим затвором є новим типом активного приладу, який з’явився порівняно недавно. Його вхідні характеристики подібні вхідним характеристикам поле

Джерело: IGBT транзистори

Також ви можете прочитати