IGBT transistors
Ang mga bipolar transistor na may nakahiwalay na gate ay isang bagong uri ng mga aktibong device na medyo kamakailan lang ay lumitaw. Ang mga katangian ng input nito ay katulad ng mga katangian ng input ng isang field effect transistor at ang mga katangian ng output nito ay katulad ng mga katangian ng output ng isang bipolar.
Sa panitikan, ang device na ito ay tinatawag na IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)... Sa mga tuntunin ng bilis, ito ay higit na nakahihigit bipolar transistor... Kadalasan, ang mga transistor ng IGBT ay ginagamit bilang mga switch ng kuryente, kung saan ang oras ng pag-on ay 0.2 — 0.4 μs, at ang oras ng turn-off ay 0.2 — 1.5 μs, ang mga nakabukas na boltahe ay umabot sa 3.5 kV, at ang mga alon ay 1200 A .
Pinapalitan ng mga transistor ng IGBT-T ang mga thyristor mula sa mga circuit ng conversion na mataas ang boltahe at ginagawang posible na lumikha ng mga pulsed pangalawang power supply na may mas mahusay na mga katangian. Ang mga transistor ng IGBT-T ay malawakang ginagamit sa mga inverters para sa pagkontrol ng mga de-koryenteng motor, sa mga high-power na tuloy-tuloy na sistema ng kuryente na may mga boltahe na higit sa 1 kV at mga alon ng daan-daang amperes.Sa ilang mga lawak, ito ay dahil sa ang katunayan na sa estado sa mga alon ng daan-daang amperes, ang pagbaba ng boltahe sa transistor ay nasa hanay na 1.5 — 3.5V.
Tulad ng makikita mula sa istraktura ng IGBT transistor (Larawan 1), ito ay isang medyo kumplikadong aparato kung saan ang isang pn-p transistor ay kinokontrol ng isang n-channel MOS transistor.
Ang kolektor ng IGBT transistor (Fig. 2, a) ay ang emitter ng VT4 transistor. Kapag ang isang positibong boltahe ay inilapat sa gate, ang transistor VT1 ay may electrically conducting channel. Sa pamamagitan nito, ang emitter ng IGBT transistor (ang kolektor ng VT4 transistor) ay konektado sa base ng VT4 transistor.
Ito ay humantong sa ang katunayan na ito ay ganap na naka-unlock at ang boltahe drop sa pagitan ng kolektor ng IGBT transistor at ang emitter nito ay nagiging katumbas ng boltahe drop sa emitter junction ng VT4 transistor, summed sa boltahe drop Usi sa kabuuan ng VT1 transistor.
Dahil sa ang katunayan na ang pagbaba ng boltahe sa p — n junction ay bumababa sa pagtaas ng temperatura, ang pagbaba ng boltahe sa isang naka-unlock na IGBT transistor sa isang tiyak na kasalukuyang saklaw ay may negatibong koepisyent ng temperatura, na nagiging positibo sa mataas na kasalukuyang. Samakatuwid, ang pagbaba ng boltahe sa buong IGBT ay hindi bumababa sa boltahe ng threshold ng diode (VT4 emitter).
kanin. 2. Katumbas na circuit ng isang IGBT transistor (a) at ang simbolo nito sa katutubong (b) at banyagang (c) panitikan
Habang tumataas ang boltahe na inilapat sa transistor ng IGBT, tumataas ang kasalukuyang channel, na tumutukoy sa kasalukuyang kasalukuyang ng VT4 transistor, habang bumababa ang pagbaba ng boltahe sa transistor ng IGBT.
Kapag ang transistor VT1 ay naka-lock, ang kasalukuyang ng transistor VT4 ay nagiging maliit, na ginagawang posible na isaalang-alang ito na naka-lock. Ang mga karagdagang layer ay ipinakilala upang hindi paganahin ang thyristor-typical na mga mode ng operasyon kapag nangyari ang isang avalanche breakdown. Ang buffer layer n + at ang malawak na base region n– ay nagbibigay ng pagbawas sa kasalukuyang nakuha ng p — n — p transistor.
Ang pangkalahatang larawan ng pag-on at off ay medyo kumplikado, dahil may mga pagbabago sa kadaliang mapakilos ng mga carrier ng singil, kasalukuyang mga koepisyent ng paglipat sa p — n — p at n — p — n transistors na naroroon sa istraktura, mga pagbabago sa mga resistensya ng mga rehiyon, atbp. Kahit na sa prinsipyo IGBT transistors ay maaaring gamitin upang gumana sa linear mode, habang ang mga ito ay pangunahing ginagamit sa key mode.
Sa kasong ito, ang mga pagbabago sa mga boltahe ng switch ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga kurba na ipinapakita sa Fig.
kanin. 3. Pagbabago sa boltahe drop Uke at kasalukuyang Ic ng IGBT transistor
kanin. 4. Katumbas na diagram ng isang uri ng transistor ng IGBT (a) at mga katangian ng kasalukuyang boltahe nito (b)
Ipinakita ng mga pag-aaral na para sa karamihan ng mga transistor ng IGBT, ang mga oras ng turn-on at turn-off ay hindi lalampas sa 0.5 — 1.0 μs. Upang bawasan ang bilang ng mga karagdagang panlabas na bahagi, ang mga diode ay ipinakilala sa IGBT transistors o mga module na binubuo ng ilang mga bahagi ay ginawa (Larawan 5, a — d).
kanin. 5. Mga simbolo ng mga module ng IGBT-transistors: a — MTKID; b — MTKI; c — M2TKI; d - MDTKI
Ang mga simbolo ng IGBT transistors ay kinabibilangan ng: letrang M — potensyal na walang module (ang base ay nakahiwalay); 2 - ang bilang ng mga susi; mga titik TCI - bipolar na may insulated na takip; DTKI — Diode / Bipolar Transistor na may Isolated Gate; TCID — Bipolar Transistor / Isolated Gate Diode; mga numero: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 - maximum na kasalukuyang; mga numero: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — ang pinakamataas na boltahe sa pagitan ng kolektor at ng emitter Uke (* 100V). Halimbawa, ang module ng MTKID-75-17 ay may UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W.
Doktor ng mga teknikal na agham, propesor L.A. Potapov