Igbt

IGBT er en kort form for isoleret port bipolar transistor, kombination af bipolar junction transistor (BJT) og metaloxid felt effekt transistor (MOS-FET). Det er en halvlederenhed, der bruges til at skifte relaterede applikationer.

Da IGBT er en kombination af MOSFET og transistor, har den fordele ved både transistorer og MOSFET. MOSFET har fordele ved høj skiftehastighed med høj impedans, og på den anden side har BJT fordel af høj forstærkning og lav mætningsspænding, begge er til stede i IGBT-transistor. IGBT er en spændingsstyret halvleder, der muliggør store kollektoremitterstrømme med næsten nulportstrømsdrev.

Som diskuteret har IGBT fordelene ved både MOSFET og BJT'er, IGBT har isoleret gate samme som typiske MOSFET'er og samme outputoverførselsegenskaber. Skønt BJT er strømstyret enhed, men for IGBT afhænger styringen af ​​MOSFET, og det er derfor spændingsstyret enhed, svarende til standard MOSFET'erne.

IGBT-ækvivalent kredsløb og symbol

I ovenstående billede vises det ækvivalente kredsløb for IGBT. Det er den samme kredsløbsstruktur, der bruges i Darlington Transistor, hvor to transistorer er forbundet nøjagtigt på samme måde. Som vi kan se ovenstående billede, kombinerer IGBT to enheder, N-kanal MOSFET og PNP-transistor. N-kanal MOSFET driver PNP-transistoren. En standard BJT's pin out inkluderer Collector, Emitter, Base og en standard MOSFET pin out inkluderer Gate, Drain og Source. Men i tilfælde af IGBT-transistor Pins er det porten, der kommer fra N-kanal MOSFET, og samleren og emitteren kommer fra PNP-transistoren.

I PNP-transistoren er kollektor og emitter ledningssti, og når IGBT er tændt, ledes den og bærer strømmen igennem den. Denne sti styres af N-kanalen MOSFET.

I tilfælde af BJT beregner vi gevinsten, der betegnes som Beta (

På ovenstående billede vises symbolet for IGBT. Som vi kan se, inkluderer symbolet Transistors kollektoremitterdel og MOSFETs portdel. De tre terminaler vises som Gate, collector og Emitter.

I ledende eller tændt tilstand ' ON ' strømmer strømmen fra kollektor til emitter. Den samme ting sker for BJT-transistoren. Men i tilfælde af IGBT er der Gate i stedet for base. Forskellen mellem Gate to Emitter spænding kaldes Vge og spændingsforskellen mellem collector til emitter kaldes Vce.

Den emitterstrømmen (le) er næsten samme som kollektorstrømmen (Ic), Ie = Ic. Da strømmen er relativt ens i både kollektor og emitter, er Vce meget lav.

Lær mere om BJT og MOSFET her.

Anvendelser af IGBT:

IGBT bruges hovedsageligt i strømrelaterede applikationer. Standardeffekt-BJT'er har meget langsomme responsegenskaber, mens MOSFET er velegnet til hurtig skiftapplikation, men MOSFET er et dyrt valg, hvor der kræves en højere strømklassificering. IGBT er velegnet til udskiftning af strøm-BJT'er og Power MOSFET'er.

Også, lavere IGBT tilbud 'TIL' modstand i forhold til BJTs og på grund af denne egenskab IGBT er termisk effektive i høj effekt relaterede program.

IGBT-applikationer er enorme inden for elektronikområdet. På grund af lav modstand, meget høj strømklassificering, høj skiftehastighed, nulportdrev , IGBT'er bruges i motorstyring med høj effekt, invertere, switch-mode strømforsyning med højfrekvente konverteringsområder.

I ovenstående billede vises grundlæggende skiftapplikation ved hjælp af IGBT. Den RL, er en resistiv belastning forbundet tværs IGBT s emitter til jorden. Spændingsforskellen over belastningen betegnes som VRL. Belastningen kan også være induktiv. Og på højre side vises et andet kredsløb. Belastningen er forbundet på tværs af samleren, hvor modstanden som en nuværende beskyttelse er forbundet over emitteren. Strømmen flyder fra samler til emitter i begge tilfælde.

I tilfælde af BJT'er er vi nødt til at levere konstant strøm over bunden af ​​BJT. Men i tilfælde af IGBT, som MOSFET, er vi nødt til at give konstant spænding over porten, og mætningen opretholdes i konstant tilstand.

I venstre sag styrer spændingsforskellen, VIN, som er den potentielle forskel på indgangen (gate) med jorden / VSS, den udgangsstrøm, der flyder fra kollektoren til emitteren. Spændingsforskellen mellem VCC og GND er næsten den samme over belastningen.

På højre kredsløb afhænger strømmen, der strømmer gennem belastningen, af spændingen divideret med RS- værdien.

I _RL2 = V _IN / R _S

Den isolerede port bipolære transistor (IGBT) kan tændes ' ON ' og ' OFF ' ved at aktivere porten. Hvis vi gør porten mere positiv ved at påføre spænding over porten, holder IGBT's emitter IGBT i sin " ON " -tilstand, og hvis vi gør porten negativ eller nul, forbliver IGBT i " OFF " -tilstand. Det er det samme som BJT og MOSFET skifte.

IGBT IV-kurve- og overførselsegenskaber

I ovenstående billede vises IV-karakteristika afhængigt af den forskellige portspænding eller Vge. Den X-aksen betegner kollektor-emitter spænding eller Vce og Y aksen angiver kollektorstrømmen. Under slukket tilstand er strømmen, der strømmer gennem samleren og portens spænding nul. Når vi ændrer Vge eller portens spænding, går enheden ind i det aktive område. Stabil og kontinuerlig spænding over porten giver kontinuerlig og stabil strøm gennem opsamleren. Forøgelse af Vge øger proportionalt kollektorstrømmen, Vge3> Vge2> Vge3. BV er IGBT's nedbrydningsspænding.

Denne kurve er næsten identisk med BJTs IV-overføringskurve, men her vises Vge, fordi IGBT er en spændingsstyret enhed.

I ovenstående billede vises overførselskarakteristikken for IGBT. Det er næsten identisk med PMOSFET. IGBT går til " ON " -tilstand, efter at Vge er større end en tærskelværdi afhængigt af IGBT-specifikationen.

Her er en sammenligningstabel, der giver os et rimeligt billede af forskellen mellem IGBT med POWER BJT'er og Power MOSFET'er.

Enhedsegenskaber	IGBT	Strøm MOSFET	POWER BJT
Spændingsklassificering
Nuværende vurdering
Input-enhed
Indgangsimpedans
Outputimpedans
Skiftehastighed
Koste

I den næste video vil vi se koblingskredsløbet for IGBT-transistoren.