IGBT транзисторы

IGBT (от англ. Insulated-gate bipolar transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором) — трёхэлектродный силовой электронный прибор, используемый, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.

По своей внутренней структуре IGBT представляет собой каскадное включение двух электронных ключей: входной ключ на полевом транзисторе управляет мощным оконечным ключом на биполярном транзисторе. Управляющий электрод называется затвором как у ПТ, два других электрода — эмиттером и коллектором как у биполярного. Такое составное включение ПТ и БТ позволяет сочетать в одном устройстве достоинства обоих типов полупроводниковых приборов.

Выпускаются как отдельные IGBT, так и силовые сборки (модули) на их основе.

В середине 80-х годов возникла идея создания биполярного транзистора с полевым управлением, а уже в середине 90-х годов в каталогах ряда компаний (среди которых одной из первых была International Rectifier) появились транзисторы IGBT. В настоящее время в каталогах всех ведущих производителей мощных полупроводниковых приборов можно найти эти транзисторы.

IGBT-приборы являются компромиссным техническим решением, позволившим объединить положительные качества как биполярных (малое падение напряжения в открытом состоянии, высокие коммутируемые напряжения), так и MOSFET-транзисторов (малая мощность управления, высокие скорости коммутации). В то же время потери у них растут пропорционально току, а не квадрату тока, как у полевых транзисторов. Максимальное напряжение IGBT-транзисторов ограничено только технологическим пробоем и уже сегодня выпускаются приборы с рабочим напряжением до 4000 В. при этом остаточное напряжение на транзисторе во включенном состоянии не превышает 2…3 В.

Помимо области высоковольтных силовых преобразователей на мощности от единиц киловатт, IGBT-транзисторы используются в бытовой технике для управления относительно маломощными приводами с широким диапазоном регулирования скорости вращения. Так IGBT нашли применение в стиральных машинах и инверторных кондиционерах. Их также с успехом применяют в качестве высоковольтных ключей для электронного зажигания автомобилей. Эти транзисторы с улучшенной характеристикой переключения широко используются в импульсных блоках питания телекоммуникационных и серверных систем.

IGBT-прибор представляет собой биполярный p-n-p транзистор, управляемый от сравнительно низковольтного MOSFET-транзистора с индуцированным каналом (рис.15,а).

в)

Рис.15. Эквивалентные схемы IGBT транзистора и его изображение.

Контрольные вопросы к теме

1. Полупроводниковый диод, принцип действия, ВАХ прямая и обратная ветви, предельные параметры. Виды.

2. Биполярный транзистор, виды, схемы включения, принцип действия, входная и выходные характеристики по схеме с ОЭ, токовые соотношения, входное и выходное сопротивления, коэффициент передачи тока, предельные параметры, обозначения.

3. Полевой транзистор, принцип действия, входная и выходная характеристики, токовое соотношение, крутизна и выходное сопротивление, виды. предельные параметры, обозначения.

4. Тиристор, принцип действия, ВАХ, виды, обозначения.

5. IGBT транзисторы, принцип действия, особенности применения, обозначение, предельные параметры.

Дата добавления: 2015-05-06