Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

IGBT-транзисторы




IGBT-транзистор – это гибридный полупроводниковый прибор, в котором совмещены два способа управления электрическим током, характерных для полевого (управление электрическим полем) и для биполярного (управление электрическим током) транзисторов. Входная цепь IGBT-транзистора представляет собой МДП-транзистор с индуцированным каналом п-типа, что обеспечивает высокое входное сопротивление, а выходная цепь представляет биполярный транзистор.

Основой построения IGBT-транзистора является ДМДП-транзистор, структура которого дополняется со стороны стокового вывода слоем полупроводника р-типа. На рисунке 11.5 приведен элемент структуры IGBT-транзистора. Заметим, что применительно к IGBT-транзисторам исток принято называть эмиттером, а сток – коллектором.

 

 

 

Рис.11.5. Структура IGBT-транзистора а) и его эквивалентная схема б).

 

 

Как видно из структурной схемы, IGBT-транзистор имеет МДП-затвор и два биполярных транзистора структуры п-р-п, образованный на основе слоев п1, р1 и п2, и структуры р-п-р, образованный на основе слоев р1, п2 и р2. На рисунке 11.6, б приведена эквивалентная схема IGBT-транзистора. В эквивалентной схеме сопротивление R1 является базовым сопротивлением транзистора VT2 (слой п2), а R2 – базовым сопротивлением транзистора VT3 (слой р1). Биполярный транзистор VT3 в работе IGBT-транзистора обычно играет паразитную роль, так как совместно с транзистором VT2 образует схему диодного тиристора. Как известно, в этой схеме может возникнуть сильная положительная обратная связь, после чего

 

 


а)

 

б)

Рис.11.6. Условно графическое обозначение а) и эквивалентная схема IGBT-транзистора б).

 

IGBT-транзистор становится неуправляемым и может выйти из строя. Однако современные технологии позволяют надежно защитить IGBT-транзистор от тиристорного эффекта, так что транзистор VT3 можно исключить из эквивалентной схемы. Поэтому, в работе IGBT-транзистора основную роль играет только полевой транзистор VT1 и биполярный транзистор VT2.

Основным достоинством IGBT-транзистора является значительное уменьшение сопротивления перехода эмиттер-коллектор в открытом состоянии. Это достигается сильной инжекцией дырок из слоя р2 (эмиттер транзистора VT2) в слой п2, транзистор VT2 насыщается и шунтирует сопротивление R2. Малое сопротивление перехода эмиттер-коллектор в открытом состояние значительно уменьшает падение напряжения в нем, позволяет работать с большими выходными токами и значительно повышает КПД IGBT-транзистора,.

Кроме того, IGBT-транзисторы характеризуются высокими значениями крутизны управляющей характеристики, которые могут составлять несколько десятков А/В. IGBT-транзисторы обладают высокой тепловой стойкостью, устойчивы к короткому замыканию нагрузки.



Выходные вольтамперные характеристики IGBT-транзистора IK = f(VКЭ) при VЗЭ = const подобны выходным вольтамперным характеристикам биполярного транзистора, а управляющие характеристики IK = f(VЗЭ) при VКЭ = const подобны управляющим характеристикам полевого транзистора. Отметим, что IGBT-транзисторы могут работать с токами коллектора до сотни ампер, а напряжения VКЭ могут достигать нескольких киловольт. Пороговое напряжение составляет обычно 5-6 В.

Условно-графическое обозначение IGBT-транзистора приведена на рис. 11.6, а. Это обозначение подчеркивает гибридность IGBT-транзистора тем, что затвор изображается как в МДП-транзисторах, а выходные электроды эмиттер и коллектор изображены как в биполярном транзисторе.

 

Контрольные вопросы.

1. Какие проблемы возникают при создании мощных полевых транзисторов и как они решаются?

2. Как устроены мощные полевые транзистора ДМДП и VМДП типа?

3. Как работают мощные полевые транзисторы со статической индукцией?

4. Начертите эквивалентную схему IGBT транзистора и поясните его работу.

5. Какими достоинствами характеризуются IGBT транзисторы?

 





Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 262; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.227.126.69
Генерация страницы за: 0.009 сек.