Hvad er IGBT: Arbejde, skifteegenskaber, SOA, portmodstand, formler

IGBT står for Isoleret port-bipolar transistor , en kraft halvleder, der inkluderer funktioner i en MOSFET høj hastighed, spændingsafhængig portomskiftning og de minimale egenskaber ved ON-modstand (lav mætningsspænding) for a BJT .

Figur 1 viser IGBT-ækvivalent kredsløb, hvor en bipolar transistor arbejder med en MOS gate-arkitekt, mens det lignende IGBT-kredsløb faktisk er en blanding af en MOS-transistor og en bipolar transistor.

IGBT'er, der lover hurtig skiftehastighed sammen med minimale mætningsspændingskarakteristika, bruges i et omfattende område, lige fra kommercielle applikationer som i solenergiudnyttelse og uafbrydelig strømforsyning (UPS) til forbrugerelektroniske felter, som temperaturkontrol til kogeplader til induktionsvarmer , klimaanlæg PFC, omformere og digitale kamera stroboskoper.

Figur 2 nedenfor afslører en evaluering mellem IGBT, bipolar transistor og MOSFET interne layouts og attributter. Den grundlæggende ramme for IGBT er den samme som for en MOSFET, der har et p + lag anbragt i afløbssektionen (collector) og også en ekstra pn-forbindelse.

På grund af dette, når minoritetsbærere (huller) har tendens til at blive indsat gennem p + laget på n-laget med ledningsevnemodulation, reduceres n-lagets modstand dramatisk.

Derfor giver IGBT en reduceret mætningsspænding (mindre ON-modstand) sammenlignet med en MOSFET, når man håndterer enorm strøm, hvilket muliggør minimalt ledningstab.

Når det er sagt, i betragtning af at for output-strømningsstien til huller er ophobning af minoritetsbærere ved slukningsperioderne forbudt på grund af det særlige IGBT-design.

Denne situation giver anledning til et fænomen kendt som hale strøm , hvor slukningen sænkes. Når halestrøm udvikler sig, bliver skifteperioden forsinket og sent, mere end en MOSFET, hvilket resulterer i en stigning i skiftetidstabene i IGBT-slukningsperioderne.

Absolutte maksimale vurderinger

Absolutte maksimale specifikationer er de værdier, der er udpeget til at garantere sikker og sund anvendelse af IGBT.

At krydse disse specificerede absolutte maksimale værdier, selv kortvarigt, kan resultere i ødelæggelse eller nedbrydning af enheden. Sørg derfor for at arbejde med IGBT'er inden for de maksimalt tålelige klassifikationer som foreslået nedenfor.

Application Insights

Selvom de anbefalede applikationsparametre såsom arbejdstemperatur / strøm / spænding osv. Holdes inden for de absolutte maksimale klassifikationer, hvis IGBT ofte udsættes for overdreven belastning (ekstrem temperatur, stor strøm / spændingsforsyning, ekstreme temperatursvingninger osv.), enhedens holdbarhed kan blive hårdt påvirket.

elektriske egenskaber

Følgende data informerer os om de forskellige terminologier og parametre involveret i IGBT, som normalt bruges til at forklare og forstå, hvordan en IGBT fungerer i detaljer.

Samlerstrøm, Samlerdissipation : Figur 3 demonstrerer bølgeformen for kollektorspredningstemperatur for IGBT RBN40H125S1FPQ. Den maksimale tålelige opsamlingsafledning vises ved forskellige forskellige temperaturer.

Den nedenstående viste formel bliver anvendelig i situationer, hvor den omgivende temperatur TC = 25 grader Celsius eller mere.

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

Under forhold, hvor den omgivende temperatur TC er = 25 ℃ eller lavere, anvendes IGBT-opsamlerens spredning i overensstemmelse med deres absolutte maksimale værdi.

Formlen til beregning af samlerstrømmen for en IGBT er:

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

Imidlertid er ovenstående den generelle formel, er simpelthen en temperaturafhængig beregning af enheden.

Samlerstrøm for IGBT'er bestemmes af deres kollektor / emittermætningsspænding VCE (sat) og også afhængigt af deres nuværende og temperaturforhold.

Derudover defineres kollektorstrømmen (spidsen) for en IGBT af den mængde strøm, den kan håndtere, hvilket igen afhænger af den måde, den installeres på, og dens pålidelighed.

Af den grund rådes brugerne til aldrig at overskride den maksimale tolerante grænse for IGBT'er, mens de bruger dem i et givet kredsløbsprogram.

På den anden side, selvom kollektorstrømmen kan være lavere end enhedens maksimale værdi, kan den blive begrænset af enhedens forbindelsestemperatur eller det sikre betjeningsområde.

Sørg derfor for at overveje disse scenarier, mens du implementerer en IGBT. Både parametrene, kollektorstrøm og kollektorafledning er normalt udpeget som enhedens maksimale klassifikationer.

Sikkert driftsområde

Det

SOA'en for en IGBT består af en fremadrettet SOA og en omvendt bias SOA, men da det specifikke værdiområde kan variere i overensstemmelse med enhedsspecifikationer, rådes brugerne til at kontrollere de faktiske ækvivalenter i databladet.

Fremad Bias sikkert driftsområde

Figur 5 illustrerer det fremadrettede bias sikre driftsområde (FBSOA) af IGBT RBN50H65T1FPQ.

SOA er opdelt i 4 regioner afhængigt af bestemte begrænsninger som beskrevet nedenfor:

• Areal begrænset af den højest vurderede kollektorimpulsstrøm IC (peak).
• Område begrænset af spredningsregion
• Område begrænset af sekundær opdeling. Husk, at denne form for funktionsfejl får det sikre driftsområde for en IGBT til at blive smallere, undtagen når enheden har en sekundær opdelingsmargen.
• Område begrænset af maksimal kollektor til emitterspænding VCES-klassificering.

Omvendt bias sikkert driftsområde

Figur 6 viser det omvendte bias-sikre driftsområde (RBSOA) af IGBT RBN50H65T1FPQ.

Denne særlige egenskab fungerer i overensstemmelse med den bipolære transistors omvendte bias SOA.

Når der tilbageføres en omvendt bias, som ikke inkluderer nogen bias, over porten og IGBT-emitteren under dens slukkingsperiode for en induktiv belastning, finder vi en højspænding, der leveres til IGBT's collector-emitter.

Samtidig bevæger en stor strøm konstant sig som et resultat af resterende hul.

Når det er sagt, i denne funktion kan den forudgående bias SOA ikke bruges, mens den omvendte bias SOA kan anvendes.

Den omvendte bias SOA er opdelt i 2 begrænsede områder, som forklaret i de følgende punkter, til sidst etableres området ved validering af IGBT's virkelige funktionsmåde.

1. Areal begrænset af den maksimale peak kollektorstrøm Ic (peak).
2. Areal begrænset af den maksimale nedbrydningsgrad for samler-emitter spænding VCES. Vær opmærksom på, at IGBT kan blive beskadiget, hvis en specificeret VCEIC-operationstrækning afviger fra enhedens SOA-specifikationer.

Derfor mens du designer et IGBT-baseret kredsløb , skal det sikres, at spredningen og andre ydelsesproblemer er i henhold til de anbefalede grænser, og også de specifikke egenskaber og kredsløbskonstanter, der er relevante for nedbrydningstolerance, skal tages hånd om.

F.eks. Har reverse bias SOA en temperaturkarakteristik, der dypper ved ekstreme temperaturer, og VCE / IC-driftslokalet skifter i overensstemmelse med IGBT's gate-modstand Rg og gate-spænding VGE.

Derfor er det vigtigt at bestemme Rg- og VGE-parametrene i forhold til det fungerende økosystem og den laveste portmodstandsværdi under frakoblingsperioder.

Derudover kan et snubber-kredsløb være nyttigt til styring af dv / dt VCE.

Statiske egenskaber

Figur 7 viser outputegenskaberne for IGBT RBN40H125S1FPQ. Billedet repræsenterer kollektor-emitter-spændingen, mens kollektorstrømmen passerer inden for en tilfældig gate-spændingssituation.

Samler-emitter-spændingen, der påvirker den aktuelle håndteringseffektivitet og tab under tændt tilstand, varierer alt efter portens spænding og kropstemperatur.

Alle disse parametre skal tages i betragtning under design af et IGBT-driverkredsløb.

Strømmen stiger, når VCE når værdierne fra 0,7 til 0,8 V, selvom dette skyldes den fremadrettede spænding af PN-kollektor-emitter PN-krydset.

Figur 8 viser kollektor-emittermætningsspænding versus gate spændingsegenskaber for IGBt RBN40H125S1FPQ.

I det væsentlige begynder VCE (sat) at falde, når gate-emitter-spændingen VGE stiger, selvom ændringen er nominel, mens VGE = 15 V eller højere. Derfor tilrådes det at arbejde med en gate / emitter-spænding VGE, der er omkring 15 V, når det er muligt.

Figur 9 viser kollektorstrøm vs. gate spændingskarakteristika for IGBT RBN40H125S1FPQ.

IC / VGE-karakteristika er baseret på temperaturændringer, men regionen med lav portspænding mod skæringspunktet har tendens til at være negativ temperaturkoefficient, medens regionen med høj portspænding betyder positive temperaturkoefficienter.

I betragtning af at kraftige IGBT'er genererer varme under drift, er det faktisk mere fordelagtigt at være opmærksom på den positive temperaturkoefficientregion især når enhederne betjenes parallelt .

Det anbefalet gate spændingstilstand ved brug af VGE = 15V udviser de positive temperaturegenskaber.

Figur 10 og 11 viser, hvordan ydeevnen for kollektor-emittermætningsspændingen sammen med porttærskelspænding
af en IGBT afhænger af temperaturen.

På grund af det faktum, at kollektor-emittermætningsspændingen har en positiv temperaturkoefficientkarakteristik, er det ikke let for strøm at passere, mens IGBT-operationen spreder høj temperatur, hvilket bliver ansvarlig for at blokere den effektive strøm under parallel IGBT-drift.

Tværtimod er driften af ​​gate-emitter-tærskelspændingen afhængig af negative temperaturegenskaber.

Under høj varmeafledning falder tærskelspændingen nedad, forårsager en højere mulighed for funktionsfejl på enheden som følge af støjgenerering.

Derfor kan opmærksom test centreret omkring ovennævnte specifikke egenskaber være afgørende.

Portkapacitansegenskaber

Opladningsegenskaber: Figur 12 viser portladningsegenskaberne for en stabdard IGBT-enhed.

IGBT-gateegenskaber er i det væsentlige i tråd med de samme principper, der anvendes til magt-MOSFET'er og giver de variabler, der bestemmer enhedens drevstrøm og drevafledning.

Figur 13 afslører den karakteristiske kurve, opdelt i perioder 1 til 3.
Arbejdsprocedurerne for hver periode er forklaret nedenfor.

Periode 1: Portspænding hæves op til tærskelspænding, hvor strømmen lige begynder at streame.

Sektionen, der stiger fra VGE = 0V, er den del, der er ansvarlig for opladning af gate-emitterens kapacitans Cge.

Periode 2: Mens overgangen fra det aktive område til mætningsområdet udløber, begynder kollektor-emitter-spændingen at ændre sig og gate-collector kapacitans Cgc oplades.

Denne særlige periode kommer med en mærkbar stigning i kapacitans på grund af spejleffekten, som får VGE til at blive konstant.

På den anden side, mens en IGBT er helt i ON-tilstand, forsvinder ændringen i spændingen over kollektor-emitter (VCE) og spejleffekten.

Periode 3: I denne særlige periode kommer IGBT i en fuldstændig mættet tilstand, og VCE viser ingen ændringer. Nu begynder gate-emitter-spændingen VGE at stige med tiden.

Sådan bestemmes Gate Drive Current

IGBT-gate-drevstrømmen afhænger af den interne gate-seriemodstand Rg, signalkildemodstand R for førerkredsløbet, rg-elementet, der er enhedens interne modstand, og drevspændingen VGE (ON).

Portdrevstrømmen beregnes ved hjælp af følgende formel.

IG (peak) = VGE (on) / Rg + Rs + rg

Under hensyntagen til ovenstående bør IGBT-driverudgangskredsløbet oprettes, hvilket sikrer et nuværende drevpotentiale svarende til eller større end IG (peak).

Typisk er spidsstrømmen tilfældigvis mindre end den værdi, der er bestemt ved hjælp af formlen, på grund af forsinkelsen involveret i et driverkredsløb og også forsinkelsen i dIG / dt-stigningen af ​​portstrømmen.

Disse kan forekomme på grund af aspekter som ledningsinduktans fra drevkredsløbet til IGBT-enhedens portforbindelsespunkt.

Derudover kan skifteegenskaberne for hver tænding og slukning være meget afhængige af Rg.

Dette kan i sidste ende påvirke skiftetid og skifteunderskud. Det er afgørende at vælge en passende Rg med hensyn til enhedens egenskaber i brug.

Kørselstabberegning

Tabene, der opstår i IGBT-driverkredsløb, kan afbildes ved hjælp af nedenstående formel, hvis alle de tab, der udvikles fra førerkredsløbet, absorberes af de ovenfor diskuterede modstandsfaktorer. ( f angiver koblingsfrekvensen).

P (Drive Loss) = VGE (on) × Qg × f

Skifteegenskaber

I betragtning af at IGBT er en koblingskomponent, er dens switch ON, OFF OFF-hastighed blandt de vigtigste faktorer, der påvirker dens driftseffektivitet (tab).

Figur 16 viser kredsløbet, der kan bruges til at måle induktansbelastningsomskiftning af en IGBT.

Fordi diodeklemmen er tilsluttet parallelt med induktiv belastning L, er forsinkelsen af ​​IGBT-tændingen (eller tændtabet) normalt påvirket af diodens genopretningstidskarakteristika.

Skiftetid

Skiftetiden for en IGBT, som vist i figur 17, kan kategoriseres i 4 måleperioder.

På grund af det faktum, at tiden ændrer sig drastisk for hver enkelt periode med hensyn til Tj-, IC-, VCE-, VGE- og Rg-situationer, vurderes denne periode med følgende skitserede forhold.

• td (on) (forsinkelsestid for tænding) : Tidspunktet, hvor gate-emitter-spændingen strækker sig til 10% af den forreste forspænding til et niveau, indtil kollektorstrømmen stiger til 10%.
• tr (stigetid) : Tidspunktet hvor kollektorstrømmen stiger fra 10% til 90%.
• td (fra) (forsinkelsestid for slukning) : Tidspunktet, hvor gate-emitter-spændingen når 90% af den forreste forspænding til et niveau, indtil kollektorstrømmen falder til 90%.
• tf (faldtid) : Tidspunktet, hvorfra kollektorstrømmen reduceres fra 90% til 10%.
• ttail (haltid) : IGBT-slukningsperioden består af en haltid (ttail). Dette kan defineres som den tid, der forbruges af de overskydende transportører, der er tilbage på IGBT's kollektorside til at trække sig tilbage gennem rekombination, på trods af at IGBT bliver lukket og forårsager, at kollektor-emitter-spændingen stiger.

Indbyggede diodeegenskaber

I modsætning til magt-MOSFET'er er IGBT involverer ikke en parasitisk diode .

Som et resultat anvendes en integreret IGBT, der leveres med en forudinstalleret FRD-chip (Fast Recovery Diode) til induktansladningskontrol i motorer og identiske applikationer.

I disse typer udstyr påvirker både IGBT's og den forudinstallerede diodes effektivitet væsentligt udstyrets arbejdseffektivitet og generering af støjinterferens.

Derudover er omvendt gendannelse og fremadspændingskvaliteter afgørende parametre relateret til den indbyggede diode.

Indbyggede egenskaber for omvendt gendannelse af dioder

De koncentrerede mindretalsbærere udledes under skiftetilstanden, lige når fremadgående strøm passerer via dioden, indtil den omvendte elementtilstand opnås.

Den nødvendige tid til, at disse mindretalsbærere frigives fuldt ud, er kendt som den omvendte genopretningstid (trr).

Den operationelle strøm, der er involveret i løbet af denne tid, betegnes som omvendt genoprettelsesstrøm (Irr), og den integrerede værdi af begge disse intervaller er kendt som omvendt genoprettelsesladning (Qrr).

Qrr = 1/2 (Irr x trr)

I betragtning af at trr-tidsperioden er tilsvarende kortsluttet, indebærer det et enormt tab.

Derudover begrænser det frekvensen gennem hele skifteprocessen. I det store og hele anses hurtig trr og reduceret Irr (Qrris small) for optimal.

Disse kvaliteter er i høj grad afhængige af den fremadrettede forspændingsstrøm IF, diF / dt og forbindelsestemperatur Tj af IGBT.

På den anden side, hvis trr bliver hurtigere, resulterer di / dt i at være stejlere omkring genopretningsperioden, som det sker med den tilsvarende kollektor-emitter spænding dv / dt, hvilket forårsager en stigning i tilbøjeligheden til støjgenerering.

Følgende er eksemplerne, der giver de måder, hvorpå støjgenerering kan imødegås.

1. Sænk diF / dt (reducer IGBT-tændtid).
2. Inkluder en snubber kondensator på tværs af enhedens opsamler og emitter for at minimere kollektor-emitter spænding dv / dt.
3. Udskift den indbyggede diode med en blød genopretningsdiode.

Den omvendte gendannelsesegenskab er i høj grad afhængig af enhedens spænding / strømtolerancekapacitet.

Denne funktion kan forbedres ved hjælp af levetidsledelse, kraftig metallisk diffusion og forskellige andre teknikker.

Indbygget diode fremadspændingskarakteristika

Figur 19 viser outputegenskaberne for den indbyggede diode for en standard IGBT.

Diode fremadspænding VF betyder faldende spænding, der produceres, når strøm IF gennem dioden løber i retning af diodens forreste spændingsfald.

Da denne egenskab kan resultere i effekttab i løbet af den bageste EMF-generering (frihjulsdiode) i motor- eller induktive applikationer, anbefales det at vælge mindre VF.

Som vist i figur 19 bestemmes desuden de positive og negative temperaturkoefficientkarakteristika af diodens fremadgående strømstyrke IF.

Termisk modstandskarakteristika

Figur 20 viser IGBT's modstandskarakteristika mod termiske transienter og integreret diode.

Denne egenskab anvendes til bestemmelse af IGBT's forbindelsestemperatur Tj. Pulsbredden (PW) vist over den vandrette akse angiver skiftetiden, som definerer den enkelte skudpuls og resultaterne af gentagne operationer.

For eksempel betyder PW = 1ms og D = 0.2 (duty cycle = 20%), at gentagelsesfrekvensen er 200Hz, da gentagelsesperioden er T = 5ms.

Hvis vi forestiller os PW = 1ms og D = 0.2, og spredningseffekt Pd = 60W, er det muligt at bestemme stigningen i IGBT-overgangstemperaturen ATj på følgende måde:
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2

Belastning kortslutningskarakteristika

Applikationer, der kræver broforbundne IGBT-koblingskredsløb som invertere, er et kortslutningsbeskyttelse (overstrøm) beskyttelseskredsløb bydende nødvendigt for at modstå og beskytte mod skader i løbet af tiden, indtil IGBT-portens spænding slukkes, selv i en situation med en udgangskortslutning af enheden .

Figur 21 og 22 viser kortslutningens lejetid og kortslutningens strømhåndteringskapacitet for IGBT RBN40H125S1FPQ.

Denne kortslutning, der modstår kapacitet af en IGBT, udtrykkes almindeligvis med hensyn til tid tSC.

Denne modstandsevne bestemmes hovedsageligt baseret på IGBT's gate-emitter spænding, kropstemperatur og strømforsyningsspænding.

Dette burde ses på, mens man designer et kritisk H-bridge IGBT kredsløbsdesign.

Sørg desuden for at vælge en optimalt vurderet IGBT-enhed med hensyn til følgende parametre.

1. Gate-emitter spænding VGE : Med en stigning i portens spænding stiger kortslutningsstrømmen også, og enhedens nuværende håndteringskapacitet falder.
2. Sags temperatur : Med en stigning i IGBT's sags temperatur ΔTj, falder den nuværende modstandsevne, indtil enheden når nedbrudssituationen. Strømforsyningsspænding
3. VCC: Da indgangsforsyningsspændingen til enheden øges, øges kortslutningsstrømmen også, hvilket får enhedens nuværende modstandskapacitet til at blive forværret.

Desuden er kortslutningsstrømmen faktisk i det øjeblik, hvor kortslutnings- eller overbelastningsbeskyttelseskredsløbet registrerer kortslutningsstrømmen og lukker portens spænding, faktisk utrolig stor end IGBT's normale driftsstrømstørrelse.

Under slukningsprocessen med denne betydelige strøm ved hjælp af standard gate-modstand Rg kan det forårsage udvikling af stor overspænding, der overstiger IGBT-klassificeringen.

Af denne grund skal du passende vælge IGBT-portmodstanden, der er egnet til at tackle kortslutningsforholdene og have mindst 10 gange højere end den normale portmodstandsværdi (alligevel forblive inden for SOA-værdien for forspænding).

Dette er for at modvirke generering af overspændingsspænding på tværs af kollektor-emitter-ledas i IGBT i de perioder, hvor kortslutningsstrømmen er afbrudt.

Derudover kan kortslutningens modstandstid tSC forårsage fordeling af bølgen på de andre tilknyttede enheder.

Der skal sørges for at sikre en tilstrækkelig margen på mindst 2 gange den standardramme, der er nødvendig for at kortslutningsbeskyttelseskredsløbet kan begynde at fungere.

Maksimal junction temperatur Tjmax i 175 ℃

Den absolutte maksimale vurdering for de fleste halvlederanordningers forbindelsestemperatur Tj er 150 ℃, men Tjmax = 175 ℃ er indstillet i henhold til kravet til nye generation af enheder for at modstå de øgede temperaturspecifikationer.
.
Tabel 3 viser et godt eksempel på testbetingelserne for IGBT RBN40H125S1FPQ, som er designet til at modstå 175 ℃, mens den kører ved høje sager.

For at garantere effektiv drift ved Tjmax = 175 ℃ var mange af parametrene til standard konsistens test ved 150 been blevet forbedret og operationel verifikation udført.

Når det er sagt, varierer testgrundene med hensyn til enhedsspecifikationerne.

Sørg for at validere pålidelighedsdata relateret til den enhed, du muligvis anvender, for at få yderligere oplysninger.

Husk ligeledes, at Tjmax-værdien ikke kun er en begrænsning for konstant arbejde, snarere også en specifikation for forordningen, som ikke skal overgås et øjeblik.

Sikkerhed mod spredning ved høj temperatur, selv i et kort øjeblik for en IGBT, under ON / OFF-skift skal overvejes nøje.

Sørg for at arbejde med IGBT i et miljø, der på ingen måde overstiger den maksimale nedbrydningstemperatur på Tj = 175 ℃.

IGBT-tab

Ledningstab: Mens der drives en induktiv belastning gennem en IGBT, kategoriseres de påløbne tab grundlæggende i ledningstab og skiftetab.

Tabet, der sker, så snart IGBT er tændt fuldstændigt, kaldes ledningstab, mens tabet, der finder sted i løbet af IGBT's skift fra ON til OFF eller OFF til ON, er kendt som koblingstab.

På grund af tab afhænger tab af implementering af spænding og strøm som vist i nedenstående formel, tab opstår som et resultat af påvirkningen fra kollektor-emittermætningsspænding VCE (sat), selv mens enheden leder.

VCE (sat) skal være minimal, da tabet kan medføre varmeproduktion inden for IGBT.
Tab (P) = spænding (V) × strøm (I)
Tændtab: P (tænd) = VCE (sat) × IC

Skiftetab: Da IGBT-tab kan være udfordrende at estimere ved hjælp af skiftetid, er referencetabeller indarbejdet i de relevante datablad for at hjælpe kredsløbsdesignerne med at bestemme skiftetab.

Figur 24 nedenfor viser skiftetabskarakteristikkerne for IGBT RBN40H125S1FPQ.

Faktorerne Eon og Eoff er stærkt påvirket af kollektorstrømmen, portmodstanden og driftstemperaturen.

Eon (tændt energitab)

Volumenet af tab udviklet under IGBT-startprocessen for en induktiv belastning sammen med genopretningstabet ved omvendt genopretning af dioden.

Eon beregnes fra det tidspunkt, hvor gate-spændingen får strøm til IGBT, og samlerstrømmen begynder at køre, indtil det tidspunkt, hvor IGBT overføres fuldstændigt til tændt tilstand

Eoff (Sluk for energitab

Det er størrelsen af ​​det tab, der resulterer i slukningsperioden for induktive belastninger, som inkluderer halestrømmen.

Eoff måles fra det punkt, hvor portstrømmen lige er afskåret, og kollektor-emitter-spændingen begynder at klatre, indtil det tidspunkt, hvor IGBT når en fuldstændig slukket tilstand.

Resumé

Den isolerede gate bipolære transistor (IGTB) enhed er en type tre-terminal strøm halvleder enhed, der grundlæggende bruges som elektronisk switch og er også kendt for at tilvejebringe en kombination af ekstremt hurtig skift og høj effektivitet i de mere nyere enheder.

IGBT'er til applikationer med høj strøm

En række moderne apparater, såsom VFD'er (Vaiable Frequency Drives), VSF'er (køleskabe med variabel hastighed), tog, stereoanlæg med switchforstærkere, elbiler og klimaanlæg bruger isoleret bipolær transistor til at skifte strøm.

Symbol for udtømningstilstand IGBT

Hvis forstærkerne bruger bipolar transistor med isoleret port ofte syntetiserer bølgeformer, som er komplekse i naturen sammen med lavpasfiltre og pulsbreddemodulation, da bipolær transistor med isoleret gate er grundlæggende designet til at tænde og slukke i et hurtigt og hurtigt tempo.

Pulsrepetitionshastighederne prales af de moderne enheder, der består af skifteapplikation og falder godt inden for ultralydsområdet, hvilket er de frekvenser, der er ti gange højere end den højeste lydfrekvens, der håndteres af enheden, når enhederne bruges i form af en analog lydforstærker.

MOSFET'erne, der består af høj strøm og karakteristika ved et simpelt gate-drev, kombineres med de bipolære transistorer, som har lav mætningsspændingskapacitet af IGTB.

IGBT'er er en kombination af BJT og Mosfet

En enkelt enhed er lavet af IGBT ved at kombinere den bipolære effekttransistor, der fungerer som en switch, og en isoleret gate FET, der fungerer som kontrolindgangen.

Den bipolære transistor med isoleret port (IGTB) anvendes hovedsageligt i applikationer, der består af flere enheder, der er placeret parallelt med hinanden, og de fleste gange har kapacitet til at håndtere meget høj strøm, der er i området hundreder af ampere sammen med en 6000V blokeringsspænding, som igen svarer til hundreder af kilowatt, bruger medium til høj effekt, såsom induktionsopvarmning, strømforsyninger i omskiftet tilstand og styring af trækkraftmotorer. Isolerede bipolære transistorer med stor port.

IGBT'er er de mest avancerede transistorer

Isoleret gate bipolar transistor (IGTB) er en ny og ny opfindelse af tiden.

Den første generation af enheder, der blev opfundet og lanceret i 1980'erne og de tidlige år i 1990'erne, viste sig at have en langsom omskiftningsproces relativt og er tilbøjelige til at mislykkes gennem forskellige tilstande såsom latchup (hvor enheden fortsat vil være tændt og ikke tænde slukket, indtil strømmen fortsætter med at strømme gennem enheden), og sekundær nedbrydning (hvor når der strømmer høj strøm gennem enheden, går et lokaliseret hotspot til stede i enheden i termisk løbsk og som et resultat brænder enheden).

Der blev observeret en masse forbedringer i andengenerationsenhederne og de mest nye enheder på blokken, tredjegenerationsenheder betragtes som endnu bedre end de første anhængere.

Nye Mosfets konkurrerer med IGBT'er

Tredjegenerationsenhederne består af MOSFET'er med hurtig konkurrence og tolerance og robusthed på fremragende niveau.

Enhederne fra anden og tredje generation består af en pulsvurdering, der er ekstremt høj, hvilket gør dem meget nyttige for at generere store effektimpulser i forskellige områder såsom plasmafysik og partikler.

Således har anden og tredje generation af enheder for det meste erstattet alle de ældre enheder, såsom udløste gnistgab og thyratroner, der anvendes i disse områder af plasmafysik og partikler.

Disse enheder holder også tiltrækning for hobbyisten af ​​højspænding på grund af deres egenskaber med høj pulsgrad og tilgængelighed på markedet til lave priser.

Dette gør det muligt for hobbyisten at kontrollere enorme mængder strøm for at køre enheder som spolegummi og Tesla-spoler.

Bipolære transistorer med isoleret port fås til en overkommelig pris og fungerer derfor som en vigtig faktor for hybridbiler og elbiler.

Høflighed: Renesas