IGBT er en kort form for Isolert port bipolar transistor, kombinasjon av Bipolar Junction Transistor (BJT) og Metal oksid felt effekt transistor (MOS-FET). Det er en halvlederenhet som brukes til å bytte relaterte applikasjoner.
Ettersom IGBT er en kombinasjon av MOSFET og Transistor, har den fordeler med både transistorer og MOSFET. MOSFET har fordeler med høy byttehastighet med høy impedans, og på den andre siden har BJT fordel av høy forsterkning og lav metningsspenning, begge er til stede i IGBT-transistor. IGBT er en spenningsstyrt halvleder som muliggjør store kollektoremitterstrømmer med nesten null strømstrømstasjon.
Som diskutert har IGBT fordelene med både MOSFET og BJT, IGBT har isolert gate samme som som typiske MOSFET og samme utgangsoverføringsegenskaper. Selv om BJT er strømstyrt enhet, men for IGBT, avhenger kontrollen av MOSFET, og det er altså spenningsstyrt enhet, tilsvarende standard MOSFET.
IGBT-ekvivalent krets og symbol
På bildet ovenfor vises ekvivalent krets for IGBT. Det er samme kretsstruktur som brukes i Darlington Transistor, hvor to transistorer er koblet på nøyaktig samme måte. Som vi kan se bildet ovenfor, kombinerer IGBT to enheter, N-kanal MOSFET og PNP-transistor. N-kanal MOSFET driver PNP-transistoren. En standard BJTs pin-ut inkluderer Collector, Emitter, Base og en standard MOSFET pin-out inkluderer Gate, Drain og Source. Men når det gjelder IGBT-transistorpinner, er det porten som kommer fra N-kanal MOSFET, og samleren og emitteren kommer fra PNP-transistoren.
I PNP-transistoren er kollektor og emitter ledningsbane, og når IGBT slås på, ledes den og bærer strømmen gjennom den. Denne banen styres av N-kanalen MOSFET.
I tilfelle BJT beregner vi gevinsten som er betegnet som Beta (
På bildet ovenfor vises symbol for IGBT. Som vi kan se, inkluderer symbolet Transistors kollektoremitterdel og MOSFETs portdel. De tre terminalene vises som Gate, collector og Emitter.
Når du er i ledende eller slått på ' ON ' -modus, strømmer strømmen fra kollektor til emitter. Det samme skjer for BJT-transistoren. Men i tilfelle av IGBT er det Gate i stedet for base. Forskjellen mellom gate til emitter spenning kalles Vge og spenningsforskjellen mellom kollektor til emitter kalles Vce.
Den emitterstrøm (Ie) er nesten lik den kollektorstrømmen (Ic), Ie = Ic. Siden strømmen er relativt lik både i kollektor og emitter, er Vce veldig lav.
Lær mer om BJT og MOSFET her.
Anvendelser av IGBT:
IGBT brukes hovedsakelig i strømrelaterte applikasjoner. Standard kraft-BJT-er har veldig sakte responsegenskaper, mens MOSFET er egnet for hurtigbryterapplikasjon, men MOSFET er et kostbart valg der høyere strømklassifisering kreves. IGBT er egnet for å erstatte kraft-BJT-er og Power MOSFET-er.
Også IGBT tilbyr lavere 'ON' motstand sammenlignet med BJTs og på grunn av denne egenskapen IGBTen er termisk effektiv i høy effekt beslektet søknad.
IGBT-applikasjoner er enorme innen elektronikkfelt. På grunn av lav motstand, veldig høy strømstyrke, høy byttehastighet , nullportdrift, brukes IGBT i motorstyring med høy effekt, vekselrettere, strømforsyning med høy frekvensomforming.
På bildet ovenfor vises grunnleggende bytteapplikasjon ved hjelp av IGBT. Den RL, er en resistiv last forbundet over IGBTer emitter til jord. Spenningsforskjellen over belastningen er betegnet som VRL. Belastningen kan også være induktiv. Og på høyre side vises en annen krets. Lasten er koblet på tvers av samleren hvor motstanden er koblet over emitteren som en strømbeskyttelse. Strømmen vil strømme fra samler til sender i begge tilfeller.
I tilfelle BJT-er må vi levere konstant strøm over BJT-basen. Men i tilfelle av IGBT, som MOSFET, må vi gi konstant spenning over porten og metningen opprettholdes i konstant tilstand.
På venstre sak styrer spenningsforskjellen, VIN, som er potensialforskjellen til inngangen (porten) med bakken / VSS, utgangsstrømmen som strømmer fra kollektoren til emitteren. Spenningsforskjellen mellom VCC og GND er nesten den samme over belastningen.
På høyre krets avhenger strømmen som går gjennom lasten av spenningen delt på RS- verdien.
I RL2 = V IN / R S
Den isolerte gate bipolare transistoren (IGBT) kan slås ' PÅ ' og ' AV ' ved å aktivere porten. Hvis vi gjør porten mer positiv ved å påføre spenning over porten, holder IGBT-senderen IGBT i " PÅ " -tilstand, og hvis vi gjør porten negativ eller nulltrykk, forblir IGBT i " AV " -tilstand. Det er det samme som BJT og MOSFET-bytte.
IGBT IV kurve- og overføringsegenskaper
På bildet ovenfor vises IV-egenskaper avhengig av forskjellig portspenning eller Vge. Den X-aksen betegner kollektor emitter spenning eller Vce og Y-aksen betegner kollektorstrømmen. Under av-tilstanden er strømmen som strømmer gjennom samleren og portens spenning null. Når vi endrer Vge eller portens spenning, går enheten inn i det aktive området. Stabil og kontinuerlig spenning over porten gir kontinuerlig og stabil strøm gjennom kollektoren. Økning av Vge øker proporsjonalt samlerstrømmen, Vge3> Vge2> Vge3. BV er sammenbruddsspenningen til IGBT.
Denne kurven er nesten identisk med BJTs IV-overføringskurve, men her vises Vge fordi IGBT er en spenningsstyrt enhet.
I bildet ovenfor vises overføringskarakteristikken til IGBT. Det er nesten identisk med PMOSFET. IGBT vil gå til " ON " -tilstand etter at Vge er større enn en terskelverdi, avhengig av IGBT-spesifikasjonen.
Her er en sammenligningstabell som vil gi oss et rettferdig bilde av forskjellen mellom IGBT med POWER BJT og Power MOSFET.
|
Enhetens egenskaper |
IGBT |
Strøm MOSFET |
POWER BJT |
|
Spenningsvurdering |
|||
|
Nåværende vurdering |
|||
|
Inndataenhet |
|||
|
Inngangsimpedans |
|||
|
Utgangsimpedans |
|||
|
Byttehastighet |
|||
|
Koste |
I neste video vil vi se bryterkretsen til IGBT-transistoren.