Hva er IGBT: Arbeid, bytteegenskaper, SOA, portmotstand, formler

IGBT står for Isolert-gate-bipolar-transistor , en kraft halvleder som inkluderer funksjonene til en MOSFET høy hastighet, spenningsavhengig portbryter, og de minimale egenskapene for ON-motstand (lav metningsspenning) til a BJT .

Figur 1 viser IGBT-ekvivalent krets, der en bipolar transistor fungerer med en MOS-gatearkitekt, mens den lignende IGBT-kretsen faktisk er en blanding av en MOS-transistor og en bipolar transistor.

IGBT-er, som lover rask byttehastighet sammen med minimale metningspenningsegenskaper, brukes i et omfattende utvalg, fra kommersielle applikasjoner som i solenergiutnyttende enheter og uavbrutt strømforsyning (UPS), til forbrukerelektroniske felt, som temperaturkontroll for koketopper for induksjonsvarmer , klimaanlegg PFC, omformere og digitale kamera stroboskoper.

Figur 2 nedenfor avslører en evaluering mellom IGBT, bipolar transistor og MOSFET interne oppsett og attributter. Det grunnleggende rammeverket for IGBT er det samme som for en MOSFET som har et p + lag lagt i avløpsseksjonen, og også et ekstra pn-kryss.

På grunn av dette, når minoritetsbærere (hull) har en tendens til å bli ført gjennom p + laget på n-laget med ledningsevnemodulasjon, blir n-lagets motstand redusert dramatisk.

Derfor gir IGBT en redusert metningsspenning (mindre ON-motstand) sammenlignet med en MOSFET når man takler enorm strøm, og muliggjør dermed minimalt ledningstap.

Når det er sagt, med tanke på at for utstrømningsbanen til hull er akkumulering av minoritetsbærere ved utkoblingsperioder forbudt på grunn av den spesielle IGBT-utformingen.

Denne situasjonen gir opphav til et fenomen kjent som halestrøm , hvor avkjøringen blir redusert. Når halestrøm utvikler seg, blir bytteperioden forsinket og sent, mer enn en MOSFET, noe som resulterer i en økning i byttetapene i IGBT-avstengningsperioder.

Absolutte maksimale rangeringer

Absolutte maksimumsspesifikasjoner er verdiene som er utpekt for å garantere sikker og forsvarlig anvendelse av IGBT.

Å krysse disse spesifiserte absolutte maksimumsverdiene, selv om det er kortvarig, kan føre til ødeleggelse eller ødeleggelse av enheten. Sørg derfor for å jobbe med IGBT-er innenfor de maksimalt tålelige vurderingene som foreslått nedenfor.

Søknadsinnsikt

Selv om de anbefalte applikasjonsparametrene som arbeidstemperatur / strøm / spenning osv. Holdes innenfor de absolutte maksimale klassifiseringene, i tilfelle IGBT ofte utsettes for overdreven belastning (ekstrem temperatur, stor strøm / spenningsforsyning, ekstreme temperatursvingninger osv.), enhetens holdbarhet kan bli alvorlig påvirket.

Elektriske egenskaper

Følgende data informerer oss om de forskjellige terminologiene og parametrene som er involvert i IGBT, som vanligvis brukes til å forklare og forstå hvordan en IGBT fungerer i detalj.

Samlerstrøm, Samlerdissipasjon : Figur 3 viser kollektorspredningstemperaturbølgeformen til IGBT RBN40H125S1FPQ. Maksimal tolerabel kollektorspredning vises for forskjellige tilfelle temperaturer.

Nedenfor vist formel blir anvendbar i situasjoner når omgivelsestemperaturen TC = 25 grader Celsius eller mer.

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

For forhold der omgivelsestemperaturen TC er = 25 ℃ eller lavere, påføres IGBT-kollektorspredningen i samsvar med deres absolutte maksimale vurdering.

Formelen for beregning av samlerstrømmen til en IGBT er:

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

Imidlertid er ovenstående den generelle formelen, er ganske enkelt en temperaturavhengig beregning av enheten.

Samlestrømmen til IGBT bestemmes av deres samler / emittermetningsspenning VCE (sat), og også avhengig av deres nåværende og temperaturforhold.

I tillegg er kollektorstrømmen (toppen) til en IGBT definert av mengden strøm den kan håndtere, som igjen avhenger av måten den er installert på og påliteligheten.

Av den grunn anbefales det at brukerne aldri overskrider den maksimalt tillatte grensen for IGBT mens de bruker dem i en gitt kretsapplikasjon.

På den annen side, selv om samlerstrømmen kan være lavere enn enhetens maksimale vurdering, kan den bli begrenset av enhetens koblingstemperatur eller det sikre driftsområdet.

Sørg derfor for at du vurderer disse scenariene mens du implementerer en IGBT. Både parametrene, kollektorstrøm og kollektorspredning er vanligvis utpekt som enhetens maksimale rangering.

Trygt driftsområde

De

SOA til en IGBT består av en SOA forover og en omvendt SOA, men siden det spesifikke verdiområdet kan variere i samsvar med spesifikasjonene for enheten, anbefales det at brukerne verifiserer faktaekvivalenten i databladet.

Forward Bias Safe Operating Area

Figur 5 illustrerer det fremre skjevhetsdriftsområdet (FBSOA) til IGBT RBN50H65T1FPQ.

SOA er delt inn i 4 regioner avhengig av spesielle begrensninger, som beskrevet nedenfor:

• Område begrenset av den høyest vurderte kollektorpulsstrømmen IC (peak).
• Område som er begrenset av samlerespredningsregion
• Område begrenset av sekundær sammenbrudd. Husk at denne typen feil fører til at det sikre driftsområdet til en IGBT blir smalere, bortsett fra når enheten har en sekundær sammenbruddsmargin.
• Område begrenset av maksimal kollektor til emitterspenning VCES-klassifisering.

Omvendt skjevt sikkerhetsområde

Figur 6 viser omvendt skjevt operasjonsområde (RBSOA) til IGBT RBN50H65T1FPQ.

Denne spesielle egenskapen fungerer i samsvar med den omvendte forspenningen SOA til den bipolare transistoren.

Når en omvendt forspenning, som ikke inkluderer forspenning, tilføres over porten og emitteren til IGBT i løpet av utkoblingsperioden for en induktiv belastning, finner vi at en høyspenning blir levert til IGBTs kollektor-emitter.

Samtidig beveger en stor strøm seg konstant som et resultat av gjenværende hull.

Når det er sagt, i denne funksjonen kan ikke forspenningen SOA brukes, mens den omvendte forspenningen SOA kan brukes.

Den omvendte forspenningen SOA er delt inn i to begrensede områder, som forklart i de følgende punktene, til slutt blir området etablert ved å validere IGBTs virkelige funksjonsprosedyrer.

1. Område begrenset av maksimal toppsamlerstrøm Ic (topp).
2. Område begrenset av maksimal nedbrytningsklassifisering for samler-emitter VCES. Vær oppmerksom på at IGBT kan bli skadet hvis en spesifisert VCEIC-operasjonsbane går bort fra enhetens SOA-spesifikasjoner.

Derfor, mens du designer en IGBT-basert krets , må det sikres at spredning og andre ytelsesproblemer er i henhold til de anbefalte grensene, og også de spesifikke egenskapene og kretsnedbrytningskonstantene som er relevante for sammenbruddstoleranse må tas vare på.

For eksempel har omvendt forspenning SOA en temperaturkarakteristikk som faller ved ekstreme temperaturer, og VCE / IC-driftslokalet skifter i samsvar med IGBTs portmotstand Rg og portspenning VGE.

Det er derfor det er viktig å bestemme Rg- og VGE-parametrene med tanke på det fungerende økosystemet og den laveste portmotstandsverdien under utkoblingsperioder.

I tillegg kan en snubberkrets være nyttig for å kontrollere dv / dt VCE.

Statiske egenskaper

Figur 7 viser utgangskarakteristikkene til IGBT RBN40H125S1FPQ. Bildet representerer kollektor-emitter-spenningen mens kollektorstrømmen passerer i en tilfeldig gate-spenningssituasjon.

Kollektor-emitter-spenningen, som påvirker gjeldende håndteringseffektivitet og tap under på-PÅ-tilstand, varierer i henhold til portens spenning og kroppstemperatur.

Alle disse parametrene må tas i betraktning når du designer en IGBT-driverkrets.

Strømmen går opp når VCE når verdiene 0,7 til 0,8 V, selv om dette er på grunn av fremoverspenningen til PN-kollektor-emitter PN-krysset.

Figur 8 viser kollektor-emittermetnings-spenningen mot gate-spenningsegenskapene til IGBt RBN40H125S1FPQ.

I hovedsak begynner VCE (sat) å synke når gate-emitter-spenningen VGE stiger, selv om endringen er nominell mens VGE = 15 V eller høyere. Derfor anbefales det å arbeide med en gate / emitter-spenning VGE som er rundt 15 V, når det er mulig.

Figur 9 viser kollektorstrømmen vs. gate spenningsegenskapene til IGBT RBN40H125S1FPQ.

IC / VGE-karakteristikkene er basert på temperaturendringer, men regionen med lav portspenning mot skjæringspunktet har en tendens til å være negativ temperaturkoeffisient, mens høyportens spenningsområde indikerer positive temperaturkoeffisienter.

Med tanke på at kraftige IGBT-er vil generere varme mens de er i drift, er det faktisk mer fordelaktig å være oppmerksom på den positive temperaturkoeffisientregionen, spesielt når enhetene betjenes parallelt .

De anbefalt gate spenningstilstand ved bruk av VGE = 15V har positive temperaturegenskaper.

Figur 10 og 11 viser hvordan ytelsen til kollektor-emitter-metningsspenningen, sammen med portterskelspenningen
av en IGBT er avhengig av temperaturen.

På grunn av det faktum at metningsspenningen for kollektor-emitter har positive temperaturkoeffisientegenskaper, er det ikke lett for strøm å passere mens IGBT-operasjonen sprer høy temperatur, noe som blir ansvarlig for å blokkere den effektive strømmen under parallell IGBT-drift.

Tvert imot er driften av gate-emitter-terskelspenningen avhengig av negative temperaturegenskaper.

Under høy varmespredning faller terskelspenningen nedover, forårsaker større mulighet for funksjonsfeil på enheten som følge av støygenerering.

Derfor kan oppmerksom testing, sentrert rundt ovennevnte egenskaper, være avgjørende.

Portkapasitansegenskaper

Ladningsegenskaper: Figur 12 viser portladningsegenskapene til en stabdard IGBT-enhet.

IGBT-gateegenskaper er i hovedsak i tråd med de samme prinsippene som brukes for kraft-MOSFET og gir variablene som bestemmer enhetens strømstrøm og stasjonsavledning.

Figur 13 avslører den karakteristiske kurven, delt inn i perioder 1 til 3.
Arbeidsprosedyrene knyttet til hver periode er forklart nedenfor.

Periode 1: Gate spenning økes opp til terskelspenning der strømmen bare begynner å strømme.

Seksjonen som stiger fra VGE = 0V er den delen som er ansvarlig for lading av gate-emitterens kapasitans Cge.

Periode 2: Mens overgangen fra det aktive området til metningsområdet utløper, begynner kollektor-emitter-spenningen å endre og gate-kollektorens kapasitans Cgc blir ladet.

Denne spesielle perioden kommer med en merkbar økning i kapasitans på grunn av speileffekten, noe som får VGE til å bli konstant.

På den annen side mens en IGBT er helt i PÅ-tilstand, forsvinner endringen i spenningen over kollektor-emitter (VCE) og speileffekten.

Periode 3: I denne perioden kommer IGBT i en fullstendig mettet tilstand, og VCE viser ingen endringer. Nå begynner gate-emitter-spenningen VGE å øke med tiden.

Hvordan bestemme Gate Drive Current

IGBT-portdrivstrømmen avhenger av den interne portseriemotstanden Rg, signalkildemotstanden Rs til førerkretsen, rg-elementet som er den indre motstanden til enheten, og driftsspenningen VGE (ON).

Portdrivstrømmen beregnes med følgende formel.

IG (topp) = VGE (på) / Rg + Rs + rg

Med tanke på det ovennevnte, bør IGBT driverutgangskretsen opprettes for å sikre et nåværende stasjonspotensial som tilsvarer eller er større enn IG (peak).

Vanligvis skjer toppstrømmen for å være mindre enn verdien som er bestemt ved hjelp av formelen, på grunn av forsinkelsen involvert i en driverkrets og også forsinkelsen i dIG / dt-økningen av portstrømmen.

Disse kan oppstå på grunn av aspekter som ledningsinduktans fra stasjonskretsen til porttilkoblingspunktet til IGBT-enheten.

I tillegg kan bytteegenskapene for hver inn- og utkjøring være avhengig av Rg.

Dette kan til slutt påvirke byttetid og bytteunderskudd. Det er avgjørende å velge en passende Rg med hensyn til enhetens egenskaper i bruk.

Beregning av kjøretap

Tapene som oppstår i IGBT-driverkrets kan avbildes gjennom nedenstående formel hvis alle tapene utviklet fra førerkretsen absorberes av de ovenfor omtalte motstandsfaktorene. ( f indikerer byttefrekvens).

P (Drive Loss) = VGE (on) × Qg × f

Bytteegenskaper

Med tanke på at IGBT er en bryterkomponent, er den slått PÅ, er AV-hastighet blant de viktigste faktorene som påvirker driftseffektiviteten (tap).

Figur 16 viser kretsen som kan brukes til å måle induktansbelastningsbryteren til en IGBT.

Fordi diodeklemmen er koblet opp parallelt med induktiv belastning L, blir forsinkelsen av IGBT-påslagningen (eller påslagstapet) vanligvis rammet av diodens gjenopprettingstidskarakteristikker.

Skiftetid

Koblingstiden for en IGBT, som vist i figur 17, kan kategoriseres i fire måleperioder.

På grunn av det faktum at tiden endres drastisk for hver eneste periode med hensyn til situasjoner Tj, IC, VCE, VGE og Rg, blir denne perioden vurdert med følgende skisserte forhold.

• td (på) (forsinkelsestid for innkobling) : Tidspunktet der gate-emitter-spenningen strekker seg til 10% av forspenningen til et nivå til kollektorstrømmen øker til 10%.
• tr (stigtid) : Tidspunktet der kollektorstrømmen øker fra 10% til 90%.
• td (av) (forsinkelsestid for utkobling) : Tidspunktet der gate-emitter-spenningen når 90% av forspenningen til et nivå til kollektorstrømmen synker til 90%.
• tf (høsttid) : Tidspunktet hvor kollektorstrømmen reduseres fra 90% til 10%.
• ttail (haletid) : IGBT-avslåingsperioden består av en haletid (ttail). Dette kan defineres som tiden som brukes av de overskytende transportørene som er igjen på IGBTs samlerside for å trekke seg gjennom rekombinasjon til tross for at IGBT blir slått av og forårsaker at kollektor-emitter-spenningen øker.

Innebygde diodeegenskaper

I motsetning til kraftige MOSFET-er, IGBT involverer ikke en parasittisk diode .

Som et resultat brukes en integrert IGBT som leveres med en forhåndsinstallert Fast Recovery Diode (FRD) chip for induktanseladekontroll i motorer og identiske applikasjoner.

I denne typen utstyr påvirker arbeidseffektiviteten til både IGBT og den forhåndsinstallerte dioden utstyrets arbeidseffektivitet og generering av støyinterferens betydelig.

I tillegg er omvendt gjenoppretting og fremover spenningskvaliteter viktige parametere relatert til den innebygde dioden.

Innebygde egenskaper for omvendt gjenoppretting av dioder

De konsentrerte minoritetsbærerne slippes ut under koblingstilstanden akkurat når fremoverstrøm passerer via dioden til omvendt elementtilstand oppnås.

Tiden som trengs for at disse minoritetsbærerne skal frigjøres fullt ut, er kjent som omvendt gjenopprettingstid (trr).

Den operasjonelle strømmen som er involvert gjennom hele denne tiden betegnes som omvendt gjenopprettingsstrøm (Irr), og den integrerte verdien av begge disse intervallene er kjent som omvendt gjenopprettingsladning (Qrr).

Qrr = 1/2 (Irr x trr)

Med tanke på at trr-tidsperioden er like kortsluttet, innebærer det et enormt tap.

I tillegg begrenser det frekvensen gjennom hele bytteprosessen. I det store og hele anses rask trr og redusert Irr (Qrris liten) som optimal.

Disse egenskapene er sterkt avhengige av forspenningsstrømmen IF, diF / dt og krysningstemperatur Tj for IGBT.

På den annen side, hvis trr blir raskere, resulterer di / dt i å være brattere rundt gjenopprettingsperioden, slik det skjer med den tilsvarende kollektor-emitter-spenningen dv / dt, noe som fører til en økning i tilbøyeligheten for støygenerering.

Følgende er eksemplene som gir måter støygenerering kan motvirkes på.

1. Reduser diF / dt (reduser IGBT-innkoblingstid).
2. Inkluder en snubber kondensator over samleren og emitteren på enheten for å minimere samler-emitter spenningen dv / dt.
3. Bytt ut den innebygde dioden med en myk gjenopprettingsdiode.

Den omvendte gjenopprettingsegenskapen er avhengig av enhetens spenning / strømtoleranse.

Denne funksjonen kan forbedres ved bruk av levetidsadministrasjon, kraftig metallisk diffusjon og forskjellige andre teknikker.

Innebygde fremdriftsspenningsegenskaper for dioder

Figur 19 viser utgangskarakteristikkene til den innebygde dioden til en standard IGBT.

Diode fremover spenning VF betyr synkende spenning produsert når strøm IF gjennom dioden går i retning av dioden fremover spenningsfall.

Siden denne karakteristikken kan resultere i strømtap i løpet av bakre EMF-generering (frihjulsdiode) i motor- eller induktive applikasjoner, anbefales det å velge mindre VF.

I tillegg, som avbildet i figur 19, bestemmes de positive og negative temperaturkoeffisientkarakteristikkene av diodens fremre strømstyrke IF.

Termiske motstandskarakteristikker

Figur 20 viser motstandskarakteristikkene til IGBT mot termiske transienter og integrert diode.

Denne karakteristikken brukes til å bestemme krysningstemperatur Tj for IGBT. Pulsbredden (PW) som vises over den horisontale aksen, indikerer byttetiden, som definerer en-puls og resultatet av repetitive operasjoner.

For eksempel betyr PW = 1ms og D = 0.2 (duty cycle = 20%) at repetisjonsfrekvensen er 200Hz siden repetisjonsperioden er T = 5ms.

Hvis vi forestiller oss PW = 1ms og D = 0.2, og spredningseffekt Pd = 60W, er det mulig å bestemme økningen i IGBT-krysningstemperaturen ATj på følgende måte:
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2

Last kortslutningskarakteristikker

Applikasjoner som krever brobygde IGBT-koblingskretser som omformere, en kortslutning (overstrøm) beskyttelseskrets blir viktig for å motstå og beskytte mot skade i løpet av tiden til IGBT-portens spenning slås AV, selv i en situasjon med en utgangskortslutning på enheten .

Figur 21 og 22 viser kortslutningens bæretid og kortslutningsstrømhåndteringskapasitet for IGBT RBN40H125S1FPQ.

Denne kortslutningen som tåler kapasiteten til en IGBT, blir ofte uttrykt med hensyn til tid tSC.

Denne motstandsevnen bestemmes hovedsakelig basert på IGBTs gate-emitter-spenning, kroppstemperatur og strømforsyningsspenning.

Dette bør man se på mens man designer en kritisk H-bro IGBT-kretsdesign.

Sørg også for å velge en optimalt rangert IGBT-enhet når det gjelder følgende parametere.

1. Gate-emitter spenning VGE : Med en økning i portens spenning stiger kortslutningsstrømmen også, og enhetens nåværende håndteringskapasitet reduseres.
2. Sakstemperatur : Med en økning i sakstemperaturen ΔTj for IGBT, avtar den nåværende motstandskapasiteten til enheten når bruddssituasjonen. Strømforsyningsspenning
3. VCC: Når inngangsforsyningsspenningen til enheten øker, øker kortslutningsstrømmen også, noe som fører til at strømens motstandskapasitet forverres.

Videre, i det øyeblikket når kortslutnings- eller overbelastningsbeskyttelseskretsen registrerer kortslutningsstrømmen og slår av portens spenning, er kortslutningsstrømmen faktisk utrolig stor enn den vanlige driftsstrømstørrelsen til IGBT.

Under avslåingsprosessen med denne betydelige strømmen ved bruk av standard portmotstand Rg, kan det føre til utvikling av stor overspenning som overstiger IGBT-klassifiseringen.

Av denne grunn må du velge IGBT-portmotstanden som er egnet for å takle kortslutningsforholdene, og ha minst 10 ganger høyere enn den normale portmotstandsverdien (men forblir innenfor SOA-verdien fremover).

Dette er for å motvirke generering av overspenningsspenning over kollektor-emitter-ledas til IGBT i periodene når kortslutningsstrømmen er avbrutt.

I tillegg kan kortslutningstiden tid tSC føre til spredning av spenningen over de andre tilknyttede enhetene.

Det må utvises forsiktighet for å sikre tilstrekkelig margin på minimum 2 ganger standard tidsramme som er nødvendig for at kortslutningsbeskyttelseskretsen skal begynne å fungere.

Maksimal koblingstemperatur Tjmax i 175 ℃

Den absolutte maksimale klassifiseringen for de fleste halvlederanordningers krysningstemperatur Tj er 150 ℃, men Tjmax = 175 ℃ er angitt i henhold til kravet til nye generasjons enheter for å motstå de økte temperaturspesifikasjonene.
.
Tabell 3 viser et godt eksempel på testforholdene for IGBT RBN40H125S1FPQ, som er konstruert for å tåle 175 ℃ mens den opererer ved høye tilfeller.

For å garantere effektiv drift ved Tjmax = 175 ℃, var mange av parametrene for standard konsistensprøve ved 150 been blitt forbedret og operasjonell verifisering utført.

Når det er sagt, varierer testområdet med hensyn til enhetsspesifikasjonene.

Forsikre deg om at du validerer pålitelighetsdataene knyttet til enheten du kan bruke, for ekstra informasjon.

Husk også at Tjmax-verdien ikke bare er en begrensning for konstant arbeid, snarere også en spesifikasjon for reguleringen som ikke skal overgås et øyeblikk.

Sikkerhet mot høy temperaturavledning, selv for et kort øyeblikk for en IGBT, under PÅ / AV-omkobling må vurderes strengt.

Forsikre deg om at du arbeider med IGBT i et miljø som på ingen måte overskrider den maksimale nedbrytningstemperaturen på Tj = 175 ℃.

IGBT-tap

Ledningstap: Mens du driver en induktiv belastning gjennom en IGBT, er de påløpte tapene i utgangspunktet kategorisert i ledertap og byttetap.

Tapet som skjer så snart IGBT er slått PÅ, kalles ledningstap, mens tapet som skjer mens IGBT bytter fra PÅ til AV eller AV til PÅ, kalles byttetap.

På grunn av det faktum at tap avhenger av implementering av spenning og strøm, som vist i nedenstående formel, oppstår tap som et resultat av innvirkningen av kollektor-emitter-metningsspenning VCE (sat), selv mens enheten er ledende.

VCE (sat) bør være minimal, siden tapet kan forårsake varmeutvikling i IGBT.
Tap (P) = spenning (V) × strøm (I)
Innkoblingstap: P (slå PÅ) = VCE (sat) × IC

Bytte tap: Ettersom IGBT-tap kan være vanskelig å estimere ved bruk av byttetid, er referansetabeller innlemmet i de aktuelle databladene for å hjelpe kretsdesignerne med å bestemme byttetap.

Figur 24 nedenfor viser koblingstapskarakteristikkene for IGBT RBN40H125S1FPQ.

Faktorene Eon og Eoff er sterkt påvirket av kollektorstrømmen, portmotstanden og driftstemperaturen.

Eon (Slå på energitap)

Volumet av tap som ble utviklet under IGBT-innkoblingsprosessen for en induktiv belastning, sammen med utvinningstapet ved omvendt gjenoppretting av dioden.

Eon beregnes fra det punktet når gate-spenningen blir drevet til IGBT og samlerstrømmen begynner å bevege seg, til det tidspunktet da IGBT er fullstendig overført til slått PÅ-tilstand

Eoff (Slå av energitap

Det er størrelsen på tapet som oppstår i løpet av utkoblingsperioden for induktive belastninger, som inkluderer halestrømmen.

Eoff måles fra det punktet der portstrømmen nettopp er slått av og kollektor-emitter-spenningen begynner å klatre, til det tidspunktet hvor IGBT når en fullstendig AV-tilstand.

Sammendrag

Den isolerte gate bipolare transistorenheten (IGTB) er en type tre-terminal kraft halvlederanordning som i utgangspunktet brukes som elektronisk bryter og er også kjent for å gi en kombinasjon av ekstremt rask svitsjing og høy effektivitet i de nyere enhetene.

IGBT-er for applikasjoner med høy strøm

En rekke moderne apparater som VFD-er (Vaiable Frequency Drives), VSF-er (kjøleskap med variabel hastighet), tog, stereoanlegg med bryterforsterkere, elektriske biler og klimaanlegg bruker bipolar transistor med isolert gate for å bytte strøm.

Symbol for utarmingsmodus IGBT

I tilfelle forsterkerne bruker bipolar transistor med isolert gate ofte syntetiserer bølgeformer som er komplekse i natur sammen med lavpassfilter og pulsbreddemodulasjon, da bipolar transistor med isolert gate i utgangspunktet er designet for å slå på og av i et raskt og raskt tempo.

Pulsrepetisjonshastighetene skryter av de moderne enhetene som består av bytteapplikasjon og faller godt innenfor ultralydområdet, som er frekvensene som er ti ganger høyere enn den høyeste lydfrekvensen som håndteres av enheten når enhetene brukes i form av en analog lydforsterker.

MOSFET-ene består av høy strøm og karakteristikk av en enkel gate-drive er kombinert med bipolare transistorer som har lav metning-spenningskapasitet av IGTB.

IGBT er en kombinasjon av BJT og Mosfet

En enkelt enhet er laget av IGBT ved å kombinere den bipolare strømtransistoren som fungerer som en bryter og en isolert gate FET som fungerer som kontrollinngangen.

Den bipolare transistoren med isolert gate (IGTB) brukes hovedsakelig i applikasjoner som består av flere enheter som er plassert parallelt med hverandre og de fleste ganger har kapasitet til å håndtere veldig høy strøm som er i området hundrevis av ampere sammen med en 6000V blokkeringsspenning, som igjen tilsvarer hundrevis av kilowatt, bruker middels til høy effekt, slik som induksjonsoppvarming, strømforsyninger i slått modus og trekkmotorkontroll. Isolerte bipolare transistorer med stor port.

IGBT er de mest avanserte transistorer

Isolert port bipolar transistor (IGTB) er en ny og nylig oppfinnelse av tiden.

Første generasjons enheter som ble oppfunnet og lansert på 1980-tallet og de tidlige årene av 1990-tallet, ble funnet å ha langsom bytteprosess relativt og er utsatt for svikt gjennom forskjellige moduser som latchup (der enheten vil fortsette å være slått på og ikke slå av til strømmen fortsetter å strømme gjennom enheten), og sekundær sammenbrudd (der når høy strøm strømmer gjennom enheten, går et lokalisert hotspot som er tilstede i enheten i termisk rømning og som et resultat brenner enheten).

Det ble observert mye forbedring i andregenerasjonsenheter og de mest nye enhetene på blokken, tredjegenerasjonsenheter blir ansett som enda bedre enn de første slepegenerasjonsenhetene.

Nye Mosfets konkurrerer med IGBT

Tredje generasjons enheter består av MOSFET-er med hastighetskonkurranse, og toleranse og robusthet på utmerket nivå.

Innretningene av andre og tredje generasjon består av pulsverdier som er ekstremt høye, noe som gjør dem veldig nyttige for å generere store effektpulser i forskjellige områder som plasmafysikk og partikkel.

Dermed har andre og tredje generasjons innretninger for det meste erstattet alle de eldre enhetene som utløste gnistgap og tyratroner som brukes i disse områdene av plasmafysikk og partikkel.

Disse enhetene holder også tiltrekningskraft for hobbyen til høyspenning på grunn av egenskapene til høye pulsverdier og tilgjengelighet i markedet til lave priser.

Dette gjør det mulig for hobbyisten å kontrollere enorme mengder kraft for å kjøre enheter som spiralgummi og Tesla-spoler.

Isolerte bipolare transistorer er tilgjengelig til rimelige prisklasser og fungerer dermed som en viktig faktor for hybridbiler og elbiler.

Høflighet: Renesas