transistor IGBT
Transistor bipolar dengan pintu terpencil ialah jenis peranti aktif baharu yang muncul agak baru-baru ini. Ciri inputnya adalah serupa dengan ciri input transistor kesan medan dan ciri keluarannya adalah serupa dengan ciri keluaran bipolar.
Dalam kesusasteraan, peranti ini dipanggil IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)... Dari segi kelajuan, ia jauh lebih unggul transistor bipolar... Selalunya, transistor IGBT digunakan sebagai suis kuasa, di mana masa hidup adalah 0.2 — 0.4 μs, dan masa mematikan ialah 0.2 — 1.5 μs, voltan tersuis mencapai 3.5 kV, dan arus ialah 1200 A .
Transistor IGBT-T menggantikan thyristor daripada litar penukaran voltan tinggi dan memungkinkan untuk mencipta bekalan kuasa sekunder berdenyut dengan ciri kualitatif yang lebih baik. Transistor IGBT-T digunakan secara meluas dalam penyongsang untuk mengawal motor elektrik, dalam sistem kuasa berterusan berkuasa tinggi dengan voltan melebihi 1 kV dan arus beratus-ratus ampere.Pada tahap tertentu, ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam keadaan hidup pada arus ratusan ampere, penurunan voltan merentasi transistor berada dalam julat 1.5 — 3.5V.
Seperti yang dapat dilihat daripada struktur transistor IGBT (Rajah 1), ia adalah peranti yang agak kompleks di mana transistor pn-p dikawal oleh transistor MOS saluran-n.
Pengumpul transistor IGBT (Rajah 2, a) ialah pemancar transistor VT4. Apabila voltan positif dikenakan pada get, transistor VT1 mempunyai saluran pengalir elektrik. Melaluinya, pemancar transistor IGBT (pengumpul transistor VT4) disambungkan ke pangkalan transistor VT4.
Ini membawa kepada fakta bahawa ia tidak berkunci sepenuhnya dan penurunan voltan antara pengumpul transistor IGBT dan pemancarnya menjadi sama dengan penurunan voltan dalam persimpangan pemancar transistor VT4, dijumlahkan dengan penurunan voltan Usi merentasi transistor VT1.
Disebabkan fakta bahawa penurunan voltan dalam persimpangan p — n berkurangan dengan peningkatan suhu, penurunan voltan dalam transistor IGBT yang tidak berkunci dalam julat arus tertentu mempunyai pekali suhu negatif, yang menjadi positif pada arus tinggi. Oleh itu, penurunan voltan merentasi IGBT tidak jatuh di bawah voltan ambang diod (pemancar VT4).
nasi. 2. Litar setara transistor IGBT (a) dan simbolnya dalam kesusasteraan asli (b) dan asing (c)
Apabila voltan yang digunakan pada transistor IGBT meningkat, arus saluran meningkat, yang menentukan arus asas transistor VT4, manakala penurunan voltan merentasi transistor IGBT berkurangan.
Apabila transistor VT1 dikunci, arus transistor VT4 menjadi kecil, yang memungkinkan untuk menganggapnya terkunci. Lapisan tambahan diperkenalkan untuk melumpuhkan mod operasi tipikal thyristor apabila kerosakan runtuhan salji berlaku. Lapisan penampan n + dan kawasan tapak lebar n– memberikan pengurangan dalam keuntungan semasa transistor p — n — p.
Gambaran umum menghidupkan dan mematikan adalah agak rumit, kerana terdapat perubahan dalam mobiliti pembawa cas, pekali pemindahan semasa dalam p — n — p dan n — p — n transistor yang terdapat dalam struktur, perubahan dalam rintangan wilayah, dsb. Walaupun pada dasarnya transistor IGBT boleh digunakan untuk beroperasi dalam mod linear, manakala ia digunakan terutamanya dalam mod utama.
Dalam kes ini, perubahan dalam voltan suis dicirikan oleh lengkung yang ditunjukkan dalam Rajah.
nasi. 3. Perubahan dalam penurunan voltan Uke dan Ic semasa transistor IGBT
nasi. 4. Gambar rajah setara transistor jenis IGBT (a) dan ciri voltan arusnya (b)
Kajian telah menunjukkan bahawa bagi kebanyakan transistor IGBT, masa hidup dan mati tidak melebihi 0.5 — 1.0 μs. Untuk mengurangkan bilangan komponen luaran tambahan, diod dimasukkan ke dalam transistor IGBT atau modul yang terdiri daripada beberapa komponen dihasilkan (Rajah 5, a — d).
nasi. 5. Simbol modul IGBT-transistor: a — MTKID; b — MTKI; c — M2TKI; d - MDTKI
Simbol transistor IGBT termasuk: huruf M — modul bebas potensi (pangkalan diasingkan); 2 - bilangan kunci; huruf TCI — bipolar dengan penutup terlindung; DTKI — Diod / Transistor Bipolar dengan Pintu Terpencil; TCID — Transistor Bipolar / Diod Gerbang Terpencil; nombor: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 - arus maksimum; nombor: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — voltan maksimum antara pengumpul dan pemancar Uke (* 100V). Sebagai contoh, modul MTKID-75-17 mempunyai UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W.
Doktor sains teknikal, profesor L.A. Potapov