Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT lub IGBT). Schemat, opis

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Elektryk

Półprzewodnikowe przyrządy mocy. Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT lub IGBT). Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Podręcznik elektryka

Komentarze do artykułu

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) (angielski skrót IGBT - Isolated Gate Bipolar Transistor) to urządzenia półprzewodnikowe, które na wejściu mają tranzystor polowy, a na wyjściu bipolarny.

Jedna z tych kombinacji jest pokazana na ryc. 7.4. Urządzenie jest wprowadzane do obwodu mocy przez wyjścia tranzystora bipolarnego E (emiter) i C (kolektor), a do obwodu sterowania przez wyjście G (bramka).

Tak więc IGBT ma trzy zewnętrzne zaciski: emiter, kolektor, bramka. Połączenia emitera i drenu (D), podstawy i źródła (S) są wewnętrzne. Połączenie dwóch urządzeń w jednej konstrukcji pozwoliło połączyć zalety tranzystorów polowych i bipolarnych: wysoką rezystancję wejściową przy dużym obciążeniu prądowym oraz niską rezystancję w stanie załączenia.

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT lub IGBT)
Ryż. 7.4. Jedną z opcji jest obecne obciążenie i niska rezystancja w strukturze IGBT w stanie załączenia.

Struktura IGBT

Schematyczny przekrój struktury IGBT pokazano na ryc. 7.5. Tranzystor bipolarny (ryc. 7.5, a) jest utworzony z warstw p + (emiter), n (baza), p (kolektor); pole - warstwy n (źródło), n + (dren) i blacha (bramka). Warstwy p+ i p mają zewnętrzne wyprowadzenia włączone w obwód zasilający. Żaluzja posiada wyjście wchodzące w skład obwodu sterującego.

Na ryc. 7.5, b jest pokazany Struktura IGBT czwartej generacji, wykonane w technologii kanałowej „wpuszczanej” (technologia trench-gate), co pozwala na wyeliminowanie rezystancji między p-podstawami i kilkukrotne zmniejszenie gabarytów urządzenia.

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT lub IGBT)
Ryż. 7.5. Struktury IGBT: a - struktura standardowego tranzystora; b- struktura tranzystora wykonana w technologii trench gate

Zasada działania i cechy

Proces włączenia IGBT można podzielić na dwa etapy:

etap 1 - po przyłożeniu napięcia dodatniego między bramką a źródłem następuje otwarcie tranzystora polowego (między źródłem a drenem powstaje kanał n);
etap 2 - ruch ładunków z obszaru n do obszaru p prowadzi do otwarcia tranzystora bipolarnego i pojawienia się prądu z emitera do kolektora.

Tak więc, tranzystor polowy steruje działaniem bipolarnego. Dla tranzystorów IGBT o napięciu znamionowym w zakresie 600-1200 V w stanie pełnego załączenia spadek napięcia przewodzenia, podobnie jak dla tranzystorów bipolarnych, mieści się w przedziale 1,5-3,5 V.

Jest to znacznie mniej niż typowy spadek napięcia przewodzących tranzystorów mocy MOSFET o tych samych wartościach znamionowych napięcia.

Z drugiej strony tranzystory MOSFET o napięciu znamionowym 200 V i niższym mają niższe napięcie w stanie włączenia niż tranzystory IGBT i pozostają bezkonkurencyjne pod tym względem przy niskich napięciach roboczych i prądach przełączania do 50 A.

Pod względem szybkości tranzystory IGBT są gorsze od tranzystorów MOSFET, ale znacznie lepsze od dwubiegunowych. Typowy wartości czasu resorpcji skumulowany ładunek i spadek prądu, gdy IGBT jest wyłączony, mieszczą się odpowiednio w zakresach 0,2-0,4 i 0,2-1,5 µs.

Bezpieczny obszar roboczy IGBT może z powodzeniem zapewnić jego niezawodną pracę bez stosowania dodatkowych obwodów tworzących tor przełączania przy częstotliwościach od 10 do 20 kHz dla modułów o prądach znamionowych rzędu kilkuset amperów. Takich właściwości nie posiadają tranzystory bipolarne połączone zgodnie z obwodem Darlingtona.

Tak jak dyskretne tranzystory MOSFET wyparły bipolarne tranzystory MOSFET w zasilaczach do 500 V, dyskretne tranzystory IGBT robią to samo w zasilaczach o wyższym napięciu (do 3500 V).

Moduły IGBT

Moduł IGBT zgodnie ze schematem okablowania wewnętrznego może reprezentować:

pojedynczy tranzystor IGBT;
podwójny moduł (półmostek), w którym dwa tranzystory IGBT są połączone szeregowo (półmostek);
chopper, w którym pojedynczy IGBT jest połączony szeregowo z diodą;
mostek jednofazowy lub trójfazowy.

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT lub IGBT)
Ryż. 7.6. Schematy modułów IGBT: a - pojedynczy IGBT; b - podwójny moduł; c - wyłącznik kolektora (rozdrabniacz); g - przerywacz emitera (chopper)

We wszystkich przypadkach, z wyjątkiem przerywacza, moduł zawiera wbudowaną diodę typu flyback równolegle do każdego tranzystora IGBT. Najpopularniejsze schematy połączeń modułów IGBT przedstawiono na rys. 7.6.

Główne różnice między poszczególnymi elementami i modułami

Główna różnica między urządzeniami dyskretnymi a modułami wysokoprądowymi polega na sposobie, w jaki są one połączone elektrycznie z innymi elementami obwodu. Elementy dyskretne są połączone z elementami obwodu na płytce drukowanej za pomocą lutowania.

Maksymalna wartość prądów w połączeniach stykowych płytki drukowanej zwykle nie przekracza 100 A w stanie ustalonym. Nakłada to naturalne ograniczenia na liczbę elementów połączonych równolegle. Z kolei moduły wysokoprądowe posiadają zaciski śrubowe. Dzięki temu można je podłączać do końcówek kablowych lub bezpośrednio do szyn zbiorczych. Moduły wysokoprądowe można również podłączyć bezpośrednio do płytki drukowanej poprzez otwory przelotowe.

Moduły dostępne są w trzech wersjach:

zgodnie ze schematem jednokluczowym (seria MDTKI);
zgodnie ze schematem dwukluczowym (M2TKI);
zgodnie ze schematem przerywacza prądowego, choppera (seria MTKID).

Tranzystory są bocznikowane przez diody typu flyback, które są diodami Super Fast Recovery Soft Recovery Diode (FRD).

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

Zobacz inne artykuły Sekcja Podręcznik elektryka.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Hyrope inteligentna skakanka 09.07.2021

Hygear, liczący się producent inteligentnych narzędzi fitness, który powstał w 2020 roku, oficjalnie wprowadził na rynek swój nowy produkt, inteligentną skakankę.

Nowość jest w stanie zapewnić użytkownikom informacje zwrotne w czasie rzeczywistym. Ta lina nazywa się Hyrope, a jej kolejną cechą wyróżniającą jest to, że jest w stanie pracować bez żadnych problemów w połączeniu z oficjalną aplikacją firmy, aby skutecznie śledzić liczbę wykonanych skoków, maksymalną, minimalną i średnią prędkość , tempo i spalone przez użytkownika kalorie.

Ta aplikacja firmy Hygear pozwoli Ci w dowolnym momencie wybrać interaktywne treningi, które lubisz, które możesz śledzić w zależności od swoich celów fitness.

Hyrope wykorzystuje również technologię sztucznej inteligencji, aby dostosować różne metryki w oparciu o rzeczywistą wydajność. I tak, pomimo tego, że w ostatnich miesiącach stopniowo zaczęły się otwierać niektóre siłownie, wiele osób nadal chce ćwiczyć w domu.

W tej decyzji pomaga również fakt, że w czasie pandemii wiele osób zakupiło dla siebie drogi sprzęt i być może przyzwyczaiło się do korzystania z różnych cyfrowych centrów fitness. I chociaż produkt Hyrope mógł być nieco spóźniony, nadal może łatwo znaleźć swoich stałych odbiorców wśród tych, którzy po prostu potrzebują naprawdę przydatnego narzędzia do ćwiczeń, które mogą zabrać ze sobą wszędzie.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Nowa generacja mikrokontrolerów 8-bitowych

▪ 84-calowy wyświetlacz NEC MultiSync X841UHD o rozdzielczości 3840x2160

▪ Miód przeciw starzeniu

▪ Aparat bezlusterkowy Fujifilm X-T2

▪ Półprzezroczysta nowość

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Ograniczniki sygnału, kompresory. Wybór artykułu

▪ artykuł Bezpieczeństwo i higiena przemysłowa. Informator

▪ artykuł Co powoduje ślepotę? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Nasturcja jest duża. Legendy, uprawa, metody aplikacji