Транзистори Igbt

Биполярните транзистори с изолирана порта са нов вид активно устройство, което се появи сравнително наскоро. Нейните входни свойства са подобни на входните характеристики на транзистора с полево въздействие, а изходът към характеристиките на изхода на биполярно.

В литературата това устройство се нарича IGBT (изолиран порта биполярен транзистор). По отношение на скоростта те значително надвишават биполярните транзистори. В повечето случаи IGBT-транзистори се използват като насипни ключове по всяко време включване на 0.2 - 0.4 милисекунди, а от време 0.2 - 1.5 микросекунда, напрежението включен постигне 3.5 кВ и ток от 1200 А.

IGBT-транзисторите изтласкват тиристорите от високоволтови честотни преобразувателни вериги и правят възможно да се правят импулсни източници на вторично захранване с забележително най-добри характеристики. IGBT-транзисторите се използват широко в инвертори за управление на електродвигатели, в масивни системи за непрекъсваемо електрозахранване с напрежение над 1 kV и токове в сто ампера. До известна степен това е следствие от факта, че при включено състояние при токове от стотна ампери падането на напрежението в транзистора е в диапазона 1.5 - 3.5V.

Както се вижда от структурата на IGBT-транзистор (фиг. 1), е доста сложно устройство, в което транзистор тип р-п-р MOS транзистор се контролира от п-тип канал.

Колекторът на транзистора IGBT (Фигура 2, а) е емитер на транзистора VT4. Когато се положи положително напрежение към портата, транзисторът VT1 има електрически проводим канал. Чрез него емитерът на транзистора IGBT (колектор на транзистора VT4) е свързан към основата на транзистора VT4.

Това води до факта, че тя е напълно отключен и спадане на напрежението между колектора на IGBT транзистор и емитер става равен на пада на напрежение в целия емитер кръстовището на транзистора VT4, събрана с падането на USI напрежение на транзистора VT1.

Поради факта, че падът на напрежението в р-п-преход намалява с повишаване на температурата, спад на напрежението в IGBT-транзистор отключи в определен диапазон на токове има отрицателен температурен коефициент, който става положително, когато bolshennom ток. Защото на напрежението в IGBT транзистор не попада под прага на напрежение diodika (емитер кръстовище VT4) на.

Фиг. 2. Еквивалентна схема на транзистора IGBT (a) и конвенционалното му обозначение в руската (b) и чуждестранната (in) литература

Чрез увеличаване на напрежението прилага към транзистор IGBT, каналните настоящите увеличава, на база ток определяне транзистор VT4 в същото напрежение спада през IGBT-транзистор намалява.

Когато транзисторът VT1 е заключен, токът на транзистора VT4 става малък, което му позволява да бъде заключено. Допълнителни слоеве се въвеждат, за да се изключат режимите на работа, съответстващи на тиристорите, когато се получи авария от лавина. Буферният слой n + и широката базова област n осигуряват намаляване на текущото усилване на p-n-p транзистора.

Цялостната картина на включване и изключване е доста трудно, защото има конфигурация мобилност носител, настоящите съотношения трансфер от съществуващите в структурата на р-п-р и п-р-п-транзистори, конфигурацията на зоната на устойчивост и така нататък. Въпреки че по принцип на IGBT-транзистори могат да бъдат приложени за работа в линеен режим, докато основно се използват в основния режим.

В този случай конфигурацията на напреженията за превключвания ключ се характеризира с кривите, показани на фиг.

Фиг. 4. Верига за подмяна на транзистор тип IGBT (a) и свойствата на токово напрежение (b)

Проучванията показват, че за повечето транзистори, като IGBT, времето на включване и изключване не надвишава 0,5 до 1,0 μs. За да се намали броят на допълнителните външни компоненти, IGBT-транзисторите въвеждат диоди или произвеждат модули, състоящи се от няколко компонента (фиг.5, a-d).

Фиг. 5. Символи на модулите на IGBT-транзистори: a - MTKID-b - MTC-in - M2TK-g - MDTKI

Символи IGBT-транзистор включват: bukovku М - нула волта модул (изолиран база) - 2 - броя на букви в klyuchey- TKI - биполярно изолиран zatvorom- DTKI - diodik / IGBT zatvorom- SCID - изолирани врата биполярен транзистор / diodik- номера: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 - tok- големите номера: 1, 2, 5, 6, 10, 12 - максимално напрежение между колектора и емитера Уке (* 100B). Например, 75-17 MTKID модул има Уке = 1,700 V, I = 2 * 75а UKEotk = 3.5, PKmax = 625 вата.

доктор по технически науки, доктор Л. Потапов

Училище за електротехник