Что такое IGBT: работа, характеристики переключения, SOA, резистор затвора, формулы

IGBT означает Биполярный транзистор с изолированным затвором , силовой полупроводник, который включает особенности полевого МОП-транзистора высокая скорость, зависящее от напряжения переключение затвора и минимальное сопротивление включения (низкое напряжение насыщения) свойства BJT .

На рисунке 1 показана эквивалентная схема IGBT, где биполярный транзистор работает с архитектурой затвора MOS, в то время как аналогичная схема IGBT фактически представляет собой смесь MOS-транзистора и биполярного транзистора.

БТИЗ, обещающие высокую скорость переключения наряду с минимальными характеристиками напряжения насыщения, используются в широком диапазоне, от коммерческих приложений, таких как блоки использования солнечной энергии и источники бесперебойного питания (ИБП), до областей бытовой электроники, таких как контроль температуры для варочные панели индукционного нагревателя , оборудование для кондиционирования воздуха PFC, инверторы и цифровые камеры стробоскопы.

На рисунке 2 ниже показана оценка внутренней компоновки и атрибутов IGBT, биполярного транзистора и MOSFET. Фундаментальная структура IGBT такая же, как у MOSFET, имеющего слой p +, помещенный в секцию стока (коллектора), а также дополнительный pn переход.

Из-за этого всякий раз, когда неосновные носители (дырки) стремятся попасть через слой p + в n-слой с модуляцией проводимости, сопротивление n-слоя резко снижается.

Следовательно, IGBT обеспечивает уменьшенный напряжение насыщения (меньшее сопротивление в открытом состоянии) по сравнению с MOSFET при работе с большим током, что обеспечивает минимальные потери проводимости.

При этом, учитывая, что для выходного пути потока отверстий накопление неосновных носителей в периоды отключения запрещено из-за особой конструкции IGBT.

Эта ситуация порождает явление, известное как хвостовой ток , при этом выключение замедлено. Когда возникает хвостовой ток, период переключения задерживается и опаздывает больше, чем у полевого МОП-транзистора, что приводит к увеличению потерь времени переключения во время периодов выключения IGBT.

Абсолютные максимальные значения

Абсолютные максимальные характеристики - это значения, призванные гарантировать безопасное и надежное применение IGBT.

Превышение указанных абсолютных максимальных значений даже на мгновение может привести к разрушению или поломке устройства, поэтому убедитесь, что вы работаете с IGBT в пределах максимально допустимых значений, как указано ниже.

Аналитика приложений

Даже если рекомендуемые параметры применения, такие как рабочая температура / ток / напряжение и т. Д., Поддерживаются в пределах абсолютных максимальных значений, в случае, если IGBT часто подвергается чрезмерной нагрузке (экстремальная температура, большой ток / напряжение питания, экстремальные колебания температуры и т. Д.), может серьезно пострадать долговечность устройства.

Электрические характеристики

Следующие данные информируют нас о различных терминологиях и параметрах, связанных с IGBT, которые обычно используются для подробного объяснения и понимания работы IGBT.

Ток коллектора, Рассеяние коллектора : Рисунок 3 демонстрирует форму кривой температуры рассеяния коллектора IGBT RBN40H125S1FPQ. Максимально допустимое рассеивание коллектора отображается для различных температур корпуса.

Приведенная ниже формула применима в ситуациях, когда температура окружающей среды TC = 25 градусов Цельсия или более.

Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)

Для условий, когда температура окружающей среды TC = 25 ℃ или ниже, рассеивание коллектора IGBT применяется в соответствии с их абсолютным максимальным номиналом.

Формула для расчета тока коллектора IGBT:

Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (нас.)

Однако приведенная выше общая формула является простым расчетом устройства в зависимости от температуры.

Коллекторный ток IGBT определяется их напряжением насыщения коллектор / эмиттер VCE (sat), а также в зависимости от их текущего и температурного режима.

Кроме того, ток коллектора (пик) IGBT определяется величиной тока, которую он может выдержать, что, в свою очередь, зависит от способа его установки и его надежности.

По этой причине пользователям рекомендуется никогда не превышать максимально допустимый предел IGBT при их использовании в данной схеме.

С другой стороны, даже если ток коллектора может быть ниже максимального номинала устройства, он может быть ограничен температурой перехода устройства или зоной безопасной эксплуатации.

Поэтому убедитесь, что вы учитываете эти сценарии при внедрении IGBT. Оба параметра, ток коллектора и рассеиваемая мощность коллектора обычно обозначаются как максимальные параметры устройства.

Безопасная рабочая зона

В

SOA IGBT состоит из SOA с прямым смещением и SOA с обратным смещением, однако, поскольку конкретный диапазон значений может отличаться в соответствии со спецификациями устройства, пользователям рекомендуется проверить эквивалентность фактов в таблице данных.

Зона безопасной работы с прямым смещением

На рисунке 5 показана безопасная рабочая зона (FBSOA) IGBT RBN50H65T1FPQ.

SOA разделена на 4 области в зависимости от конкретных ограничений, как указано ниже:

• Область ограничена наивысшим номинальным импульсным током коллектора IC (пиковым).
• Площадь ограничена областью рассеивания коллектора
• Площадь ограничена вторичной пробой. Помните, что этот вид неисправности приводит к сужению безопасной рабочей области IGBT, за исключением случаев, когда устройство имеет запас на вторичный пробой.
• Площадь ограничена максимальным номинальным напряжением коллектора и эмиттера VCES.

Безопасная рабочая зона при обратном смещении

На рисунке 6 показана зона безопасной работы с обратным смещением (RBSOA) IGBT RBN50H65T1FPQ.

Эта конкретная характеристика работает в соответствии с SOA обратного смещения биполярного транзистора.

Когда обратное смещение, которое не включает смещение, подается на затвор и эмиттер IGBT во время его выключения для индуктивной нагрузки, мы обнаруживаем, что высокое напряжение подается на коллектор-эмиттер IGBT.

Одновременно с этим постоянно движется большой ток из-за остаточного отверстия.

При этом SOA с прямым смещением не может использоваться, в то время как SOA с обратным смещением может использоваться.

SOA с обратным смещением разделена на 2 ограниченные области, как объясняется в следующих пунктах, в конечном итоге область устанавливается путем проверки реальных процедур функционирования IGBT.

1. Площадь ограничена максимальным пиковым током коллектора Ic (пик).
2. Область ограничена максимальным номинальным напряжением пробоя коллектор-эмиттер VCES. Обратите внимание, что IGBT может быть поврежден, если указанная траектория работы VCEIC отклоняется от спецификаций SOA устройства.

Следовательно, при разработке схемы на базе IGBT необходимо убедиться, что рассеяние и другие проблемы с производительностью соответствуют рекомендуемым границам, а также необходимо учитывать конкретные характеристики и постоянные пробоя цепи, относящиеся к допуску пробоя.

Например, SOA с обратным смещением имеет температурную характеристику, которая снижается при экстремальных температурах, а рабочий график VCE / IC смещается в соответствии с сопротивлением затвора Rg IGBT и напряжением затвора VGE.

Поэтому очень важно определять параметры Rg и ​​VGE применительно к рабочей экосистеме и наименьшему значению сопротивления затвора в периоды выключения.

Кроме того, демпферная цепь может быть полезна для управления dv / dt VCE.

Статические характеристики

На рисунке 7 показаны выходные характеристики IGBT RBN40H125S1FPQ. На рисунке показано напряжение коллектор-эмиттер, в то время как ток коллектора проходит в случайной ситуации напряжения затвора.

Напряжение коллектор-эмиттер, которое влияет на эффективность обработки тока и потери во время включения, изменяется в зависимости от напряжения на затворе и температуры тела.

Все эти параметры необходимо учитывать при проектировании схемы драйвера IGBT.

Ток возрастает всякий раз, когда VCE достигает значений от 0,7 до 0,8 В, хотя это происходит из-за прямого напряжения PN перехода коллектор-эмиттер.

На рисунке 8 показана зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер от напряжения затвора IGBt RBN40H125S1FPQ.

По существу, VCE (sat) начинает падать при повышении напряжения затвор-эмиттер VGE, хотя изменение является номинальным, пока VGE = 15 В или выше. Поэтому рекомендуется по возможности работать с напряжением затвор / эмиттер VGE около 15 В.

На рисунке 9 показаны характеристики тока коллектора в зависимости от напряжения затвора IGBT RBN40H125S1FPQ.

Характеристики IC / VGE основаны на изменениях температуры, однако область низкого напряжения затвора по направлению к точке пересечения имеет тенденцию быть отрицательным температурным коэффициентом, в то время как область высокого напряжения затвора означает положительные температурные коэффициенты.

Учитывая, что силовые IGBT будут выделять тепло во время работы, на самом деле более выгодно обратить внимание на область положительного температурного коэффициента, в частности когда устройства работают параллельно .

В Рекомендуемое напряжение затвора при VGE = 15 В проявляет положительные температурные характеристики.

На рисунках 10 и 11 показано, как характеристики напряжения насыщения коллектор-эмиттер вместе с пороговым напряжением затвора
IGBT зависят от температуры.

Из-за того, что напряжение насыщения коллектор-эмиттер имеет характеристики с положительным температурным коэффициентом, непросто пропускать ток, когда работа IGBT рассеивает большое количество температуры, которая становится причиной блокировки эффективного тока во время параллельной работы IGBT.

Напротив, работа порогового напряжения затвор-эмиттер зависит от отрицательных температурных характеристик.

Во время высокого тепловыделения пороговое напряжение падает вниз, вызывая более высокую вероятность неисправности устройства в результате генерации шума.

Поэтому внимательное тестирование, сосредоточенное на вышеуказанных характеристиках, может иметь решающее значение.

Характеристики емкости затвора

Характеристики заряда: На рисунке 12 показаны характеристики заряда затвора стандартного IGBT-устройства.

Характеристики затвора IGBT в основном соответствуют тем же принципам, что и силовые MOSFET, и предоставляют в качестве переменных, которые определяют ток возбуждения устройства и рассеиваемую мощность возбуждения.

На рисунке 13 показана характеристическая кривая, разделенная на периоды с 1 по 3.
Ниже описаны рабочие процедуры, относящиеся к каждому периоду.

Период 1: напряжение затвора повышается до порогового значения, при котором ток только начинает течь.

Участок, восходящий от VGE = 0 В, является участком, отвечающим за зарядку емкости затвор-эмиттер Cge.

Период 2: пока происходит переход из активной области в область насыщения, напряжение коллектор-эмиттер начинает изменяться, и емкость Cgc затвор-коллектор заряжается.

Этот период сопровождается заметным увеличением емкости из-за зеркального эффекта, который заставляет VGE становиться постоянным.

С другой стороны, пока IGBT полностью находится во включенном состоянии, изменение напряжения на коллектор-эмиттер (VCE) и зеркальный эффект исчезают.

Период 3: В этот конкретный период IGBT переходит в полностью насыщенное состояние, и VCE не показывает никаких изменений. Теперь напряжение затвор-эмиттер VGE начинает увеличиваться со временем.

Как определить ток привода затвора

Ток возбуждения затвора IGBT зависит от внутреннего последовательного сопротивления затвора Rg, сопротивления источника сигнала Rs схемы драйвера, элемента rg, который является внутренним сопротивлением устройства, и напряжения возбуждения VGE (ON).

Ток управления затвором рассчитывается по следующей формуле.

IG (пик) = VGE (вкл.) / Rg + Rs + rg

Принимая во внимание вышесказанное, следует создать схему вывода драйвера IGBT, обеспечивающую ток возбуждения, равный или превышающий IG (пиковое значение).

Как правило, пиковый ток оказывается меньше, чем значение, определенное с помощью формулы, из-за задержки в схеме драйвера, а также из-за задержки нарастания dIG / dt тока затвора.

Это может происходить из-за таких аспектов, как индуктивность проводки от схемы возбуждения к точке подключения затвора устройства IGBT.

Кроме того, характеристики переключения для каждого включения и выключения могут сильно зависеть от Rg.

В конечном итоге это может повлиять на время переключения и дефицит переключения. Очень важно выбрать подходящий Rg с учетом характеристик используемого устройства.

Расчет потерь привода

Потери, возникающие в схеме драйвера IGBT, могут быть изображены с помощью приведенной ниже формулы, если все потери, возникающие в схеме драйвера, поглощаются указанными выше факторами сопротивления. ( ж указывает частоту переключения).

P (потери привода) = VGE (вкл.) × Qg × f

Характеристики переключения

Учитывая, что IGBT является переключающим компонентом, скорость его включения и выключения является одним из основных факторов, влияющих на его эффективность работы (потери).

На рисунке 16 показана схема, которую можно использовать для измерения переключения индуктивной нагрузки IGBT.

Поскольку зажим диода подключается параллельно индуктивной нагрузке L, на задержку включения IGBT (или потери при включении) обычно влияют характеристики времени восстановления диода.

Время переключения

Время переключения IGBT, как показано на рисунке 17, можно разделить на 4 периода измерения.

В связи с тем, что время резко меняется для каждого отдельного периода относительно ситуаций Tj, IC, VCE, VGE и Rg, этот период оценивается при следующих условиях.

• td (on) (время задержки включения) : Момент времени, с которого напряжение затвор-эмиттер увеличивается до 10% напряжения прямого смещения до уровня, пока ток коллектора не возрастет до 10%.
• tr (время нарастания) : Момент времени, с которого ток коллектора увеличивается с 10% до 90%.
• td (off) (время задержки выключения) : Момент времени, от которого напряжение затвор-эмиттер достигает 90% напряжения прямого смещения до уровня, пока ток коллектора не упадет до 90%.
• tf (время падения) : Момент времени, с которого ток коллектора снижается с 90% до 10%.
• ttail (время хвоста) : Период выключения IGBT состоит из заданного времени (ttail). Это может быть определено как время, затрачиваемое избыточными носителями, оставшимися на стороне коллектора IGBT, на их уменьшение в результате рекомбинации, несмотря на то, что IGBT отключается и вызывает повышение напряжения коллектор-эмиттер.

Характеристики встроенного диода

В отличие от силовых полевых МОП-транзисторов, IGBT не использует паразитный диод .

В результате встроенный IGBT, который поставляется с предварительно установленным чипом Fast Recovery Diode (FRD), используется для управления зарядом индуктивности в двигателях и идентичных приложениях.

В этих типах оборудования эффективность работы как IGBT, так и предварительно установленного диода существенно влияет на эффективность работы оборудования и генерацию шумовых помех.

Кроме того, решающими параметрами, связанными со встроенным диодом, являются обратное восстановление и прямое напряжение.

Характеристики встроенного диода обратного восстановления

Концентрированные неосновные носители разряжаются во время состояния переключения, когда прямой ток проходит через диод, пока не будет достигнуто состояние обратного элемента.

Время, необходимое для полного высвобождения этих неосновных носителей, известно как время обратного восстановления (trr).

Рабочий ток, задействованный в течение этого времени, называется током обратного восстановления (Irr), а интегральное значение обоих этих интервалов известно как заряд обратного восстановления (Qrr).

Qrr = 1/2 (Irr x trr)

Учитывая, что период времени trr эквивалентно короткозамкнутый, это влечет за собой огромные потери.

Кроме того, он ограничивает частоту в процессе переключения. В целом оптимальным считается быстрый trr и уменьшенный Irr (Qrris small).

Эти качества сильно зависят от тока прямого смещения IF, diF / dt и температуры перехода Tj IGBT.

С другой стороны, если trr становится быстрее, di / dt приводит к увеличению крутизны в период восстановления, как это происходит с соответствующим напряжением коллектор-эмиттер dv / dt, что приводит к увеличению склонности к генерации шума.

Ниже приведены примеры способов борьбы с шумом.

1. Уменьшите diF / dt (уменьшите время включения IGBT).
2. Включите демпфирующий конденсатор на коллекторе и эмиттере устройства, чтобы минимизировать напряжение коллектор-эмиттер dv / dt.
3. Замените встроенный диод каким-нибудь мягким диодом восстановления.

Свойство обратного восстановления в значительной степени зависит от допустимых значений напряжения / тока устройства.

Эту функцию можно улучшить, используя управление сроком службы, сильную металлическую диффузию и различные другие методы.

Характеристики прямого напряжения встроенного диода

На рисунке 19 показаны выходные характеристики встроенного диода стандартного IGBT.

Прямое напряжение на диоде VF означает уменьшение напряжения, возникающее, когда ток IF через диод проходит в направлении прямого падения напряжения на диоде.

Поскольку эта характеристика может привести к потере мощности в процессе генерации обратной ЭДС (обратного диода) в двигателях или в индуктивных приложениях, рекомендуется выбирать меньший VF.

Кроме того, как показано на рисунке 19, характеристики положительного и отрицательного температурного коэффициента определяются величиной прямого тока диода IF.

Характеристики термического сопротивления

На рисунке 20 показаны характеристики сопротивления IGBT по отношению к тепловым переходным процессам и встроенному диоду.

Эта характеристика используется для определения температуры перехода Tj IGBT. Ширина импульса (PW), показанная по горизонтальной оси, обозначает время переключения, которое определяет одиночный однократный импульс и результаты повторяющихся операций.

Например, PW = 1 мс и D = 0,2 (рабочий цикл = 20%) означает, что частота повторения составляет 200 Гц, поскольку период повторения составляет T = 5 мс.

Если представить себе PW = 1 мс и D = 0,2, а мощность рассеяния Pd = 60 Вт, можно определить увеличение температуры перехода IGBT ΔTj следующим образом:
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2

Характеристики короткого замыкания нагрузки

В приложениях, требующих мостовых коммутационных схем IGBT, таких как инверторы, схема защиты от короткого замыкания (перегрузки по току) становится обязательной для выдерживания и защиты от повреждений в течение времени, пока напряжение затвора IGBT не будет отключено, даже в ситуации короткого замыкания на выходе устройства. .

На рисунках 21 и 22 показано время выдержки короткого замыкания и допустимая нагрузка на ток короткого замыкания IGBT RBN40H125S1FPQ.

Эту способность выдерживать короткое замыкание IGBT обычно выражают относительно времени tSC.

Эта выдерживающая способность определяется главным образом на основе напряжения затвор-эмиттер IGBT, температуры тела и напряжения источника питания.

На это следует обратить внимание при разработке критически важной схемы IGBT с H-мостом.

Кроме того, не забудьте выбрать устройство IGBT с оптимальными характеристиками с точки зрения следующих параметров.

1. Напряжение затвор-эмиттер VGE : С увеличением напряжения затвора увеличивается также ток короткого замыкания и снижается токоподъемность устройства.
2. Температура корпуса : С увеличением температуры корпуса ΔTj IGBT, выдерживаемая по току емкость снижается, пока устройство не перейдет в аварийную ситуацию. Напряжение питания
3. VCC: По мере увеличения входного напряжения питания устройства ток короткого замыкания также увеличивается, что приводит к ухудшению токовой нагрузки устройства.

Более того, в момент, когда схема защиты от короткого замыкания или перегрузки определяет ток короткого замыкания и отключает напряжение затвора, ток короткого замыкания на самом деле невероятно велик, чем стандартная величина рабочего тока IGBT.

Во время процесса выключения с использованием этого значительного тока с использованием стандартного сопротивления затвора Rg это может вызвать развитие сильного скачка напряжения, превышающего номинальное значение IGBT.

По этой причине вы должны соответствующим образом выбрать сопротивление затвора IGBT, подходящее для работы в условиях короткого замыкания, как минимум в 10 раз превышающее нормальное значение сопротивления затвора (но оставаясь в пределах значения SOA прямого смещения).

Это должно противодействовать возникновению импульсного напряжения на выводах коллектор-эмиттер IGBT в периоды, когда ток короткого замыкания отключен.

Кроме того, время выдержки короткого замыкания tSC может вызвать распространение скачка напряжения по другим связанным устройствам.

Необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить достаточный запас как минимум в 2 раза превышающий стандартные временные рамки, необходимые для начала работы схемы защиты от короткого замыкания.

Максимальная температура перехода Tjmax для 175 ℃

Абсолютный максимальный рейтинг для температуры перехода большинства полупроводниковых устройств Tj составляет 150 ℃, но Tjmax = 175 ℃ устанавливается в соответствии с требованиями для устройств нового поколения, чтобы выдерживать повышенные температурные характеристики.
.
В таблице 3 показан хороший пример условий испытаний для IGBT RBN40H125S1FPQ, который рассчитан на выдержку 175 ℃ при работе при высоких температурах корпуса.

Чтобы гарантировать эффективную работу при Tjmax = 175 ℃, были улучшены многие параметры стандартного теста на консистентность при 150 ℃ и проведена эксплуатационная проверка.

При этом полигоны варьируются в зависимости от характеристик устройства.

Убедитесь, что вы проверили данные надежности, относящиеся к устройству, которое вы можете применять, для получения дополнительной информации.

Также помните, что значение Tjmax - это не просто ограничение для постоянной работы, а также спецификация для регулирования, которое не должно превышаться ни на мгновение.

Необходимо строго учитывать безопасность от высоких температур, даже на короткое время для IGBT, во время включения / выключения.

Убедитесь, что вы работаете с IGBT в среде, которая никоим образом не превышает максимальную температуру аварийного отключения Tj = 175 ℃.

Потери IGBT

Потеря проводимости: При подаче питания на индуктивную нагрузку через IGBT понесенные потери в основном делятся на потери проводимости и потери переключения.

Потери, возникающие при полном включении IGBT, называются потерями проводимости, в то время как потери, возникающие во время переключения IGBT из ВКЛ в ВЫКЛ или из ВЫКЛ в ВКЛ, известны как потери при переключении.

В связи с тем, что потери зависят от реализации напряжения и тока, как показано в приведенной ниже формуле, потери возникают в результате воздействия напряжения насыщения коллектор-эмиттер VCE (sat), даже когда устройство работает.

VCE (sat) должен быть минимальным, поскольку потери могут вызвать тепловыделение внутри IGBT.
Потери (P) = напряжение (В) × ток (I)
Потери при включении: P (включить) = VCE (sat) × IC

Потеря переключения: Поскольку потери IGBT может быть сложно оценить с использованием времени переключения, справочные таблицы включены в соответствующие таблицы, чтобы помочь разработчикам схем определить потери при переключении.

На рисунке 24 ниже показаны характеристики потерь при переключении для IGBT RBN40H125S1FPQ.

Коэффициенты Eon и Eoff в значительной степени зависят от тока коллектора, сопротивления затвора и рабочей температуры.

Eon (потеря энергии при включении)

Объем потерь, возникающих в процессе включения IGBT для индуктивной нагрузки, наряду с потерями восстановления при обратном восстановлении диода.

Eon рассчитывается с момента, когда напряжение затвора подается на IGBT и ток коллектора начинает течь, до момента времени, когда IGBT полностью переходит в состояние включения.

Eoff (потеря энергии при выключении

Это величина потерь, возникающих в течение периода отключения для индуктивных нагрузок, которая включает в себя хвостовой ток.

Eoff измеряется от точки, где ток затвора только что отключен, а напряжение коллектор-эмиттер начинает расти, до момента, когда IGBT достигает полностью выключенного состояния.

Резюме

Устройство на биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGTB) представляет собой тип трехконтактного силового полупроводникового устройства, которое в основном используется в качестве электронного переключателя и также известно тем, что обеспечивает сочетание чрезвычайно быстрого переключения и высокой эффективности в более новых устройствах.

БТИЗ для сильноточных приложений

Ряд современных приборов, таких как VFD (Vaiable Frequency Drives), VSF (холодильники с регулируемой скоростью), поезда, стереосистемы с переключающими усилителями, электромобили и кондиционеры, используют биполярный транзистор с изолированным затвором для переключения электроэнергии.

Символ режима истощения IGBT

В случае, если в усилителях используется биполярный транзистор с изолированным затвором, часто синтезируются формы сигналов, которые являются сложными по своей природе, наряду с фильтрами нижних частот и широтно-импульсной модуляцией, поскольку биполярные транзисторы с изолированным затвором в основном предназначены для быстрого и быстрого включения и выключения.

Частота повторения импульсов хвастается современными устройствами, которые состоят из приложения переключения и хорошо укладываются в ультразвуковой диапазон, т.е. частоты, которые в десять раз выше, чем самая высокая звуковая частота, обрабатываемая устройством, когда устройства используются в форме аналоговый аудиоусилитель.

Полевые МОП-транзисторы, состоящие из сильноточных и обладающих характеристиками простого привода затвора, объединены с биполярными транзисторами, которые имеют низкую емкость насыщения по IGTB.

IGBT представляют собой комбинацию BJT и Mosfet

Одно устройство создается IGBT путем объединения биполярного силового транзистора, который действует как переключатель, и изолированного полевого транзистора с затвором, который действует как управляющий вход.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGTB) в основном используется в приложениях, которые состоят из нескольких устройств, которые размещаются параллельно друг другу и в большинстве случаев имеют способность выдерживать очень высокие токи, которые находятся в диапазоне сотен ампер вместе с блокирующее напряжение 6000 В, которое, в свою очередь, равно сотням киловатт, используют среднюю и высокую мощность, такую ​​как индукционный нагрев, импульсные источники питания и управление тяговым двигателем. Биполярные транзисторы с изолированным затвором большого размера.

IGBT - самые совершенные транзисторы

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGTB) - новое и недавнее изобретение того времени.

Было обнаружено, что устройства первого поколения, которые были изобретены и выпущены в 1980-х и в начале 1990-х, имеют относительно медленный процесс переключения и склонны к сбоям в различных режимах, таких как фиксация (когда устройство будет продолжать включаться, а не включаться). выключено до тех пор, пока ток не будет продолжать течь через устройство), и вторичный пробой (когда, когда через устройство протекает большой ток, локализованная горячая точка, присутствующая в устройстве, переходит в тепловой разгон и, как следствие, сгорает устройство).

Было отмечено большое улучшение устройств второго поколения и самых новых устройств на блоке, устройства третьего поколения считаются даже лучше, чем устройства первого поколения.

Новые МОП-транзисторы конкурируют с IGBT

Устройства третьего поколения состоят из полевых МОП-транзисторов, которые не уступают по быстродействию, а также обладают отличным уровнем устойчивости и прочности.

Устройства второго и третьего поколения имеют чрезвычайно высокую мощность импульсов, что делает их очень полезными для генерации импульсов большой мощности в различных областях, таких как физика плазмы и частицы.

Таким образом, устройства второго и третьего поколения вытеснили в основном все старые устройства, такие как искровые разрядники и тиратроны, используемые в этих областях физики плазмы и частиц.

Эти устройства также привлекают любителей высокого напряжения из-за их свойств высокой мощности импульсов и доступности на рынке по низким ценам.

Это позволяет любителю управлять огромным количеством энергии, чтобы управлять такими устройствами, как резинки и катушки Тесла.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором доступны в доступном ценовом диапазоне и, таким образом, играют важную роль в создании гибридных автомобилей и электромобилей.

Учтивость: Renesas