Nesten enhver moderne person har i det minste hørt at transistorer er mye brukt i forskjellige elektroniske og elektriske enheter. Eksperter innen elektronikk vet at transistorer er delt inn i bipolar og felt. Hovedforskjellen mellom de to er at bipolare transistorer drives av en strøm som leveres til basen, mens feltene leveres av spenning, hvis potensial påføres porten til disse elementer.
Det er også en annen type transistor som ble utviklet på slutten av 70-tallet. forrige århundre og kalles IGBT. Denne halvlederenheten kombinerer de grunnleggende egenskapene til en bipolar transistor og en felteffekt-transistor: den har en struktur som ligner en bipolar enhet, men er spenningsstyrt. Denne interessante egenskapen oppnås på grunn av at porten som kontrollelektrode er isolert.
IGBT-struktur
Fra synspunktet til den interne strukturen er IGBT laget som en sammensatt struktur og er en kombinasjon av en felt-effekt transistor og en bipolar transistor. Den bipolare delen av strukturen overtar kraftfunksjonene, mens feltelementet implementerer kontrollfunksjonene. Navnene på to elektroder er lånt fra det bipolare elementet: samleren og emitteren, og på feltet - kontrollelektroden kalles porten.
Begge hovedblokkene i strukturen danner en helhet og er sammenkoblet som vist i figur 1. Det følger av det at IGBT-transistoren kan betraktes som en utvikling av den velkjente Darlington-kretsen, implementert fra to bipolare transistorer.
fordeler
Skjemaet for samhandling av hovedblokkene som brukes i IGBT-elementer, gjør det mulig å eliminere en av de viktigste ulempene med en kraftig bipolar transistor: en relativt liten gevinst i strøm. Dermed, når man konstruerer nøkkelelementer, reduseres den nødvendige effekten til kontrollkretsene betydelig.
Bruken av en bipolar struktur i en IGBT-transistor som en kraft eliminerer metningseffekten, noe som øker responshastigheten merkbart. Samtidig øker den maksimale driftsspenningen og strømtapet i tilstanden reduseres. De mest avanserte elementene av denne typen bytter strøm på hundrevis av ampere, og driftsspenningen når flere tusen volt ved driftsfrekvenser opptil flere titalls kHz.
Design og omfang av IGBT-transistor
Ved sin design, som følger fra figur 2, har IGBT-transistoren en tradisjonell design, støtter direkte montering på en radiator, og krever heller ikke endringer i design- og installasjonsteknologien til strømkretsene elektronikk.
Det sier seg selv at IGBT kan integreres i moduler. Et eksempel på en av dem er vist i figur 3.
Fokusområdene for IGBT-applikasjoner er:
- kilder til puls type strømforsyning med likestrøm;
- elektriske drivsystemer;
- kilder til sveisestrøm.
Sammen med konvensjonell og avbruddsfri strømforsyning av forskjellig utstyr, er IGBT-transistorer attraktive for elektrisk transport, fordi tillate høy presisjonskontroll av trekkraft og eliminere rykkene som er typiske for mekanisk styrte systemer når bevegelse.