Modern szigetelt kapu bipoláris tranzisztorok (IGBTS) általában feszültségvezérelt bipoláris eszközként telepítik, fém-oxid félvezető (MOS) -szerű bemeneti tulajdonságokkal és bipoláris kimeneti tulajdonságokkal. Az IGBT bevezetése lehetővé tette az elektronikai mérnökök számára, hogy mind a Power MOS mező-effektus tranzisztor (MOSFET), mind a kis jelű bipoláris tranzisztor (BJT) előnyeit kihasználják egyetlen hardverdarabként, amely ötvözi a Power MOSFET és a BJT alkatrészek funkcionalitását. A szerkezet egyesíti a MOSFET-ek egyszerű kapu-meghajtású tulajdonságait a bipoláris tranzisztorok nagy áramlási és alacsony telített feszültség képességével.
A "szigetelt kapu" kifejezés leírja a MOSFET bemenetének nagy bemeneti impedanciáját, mivel a kapu terminálján a feszültséget használja, nem pedig a külső ellátást. A "bipoláris" kifejezés leírja a BJT kimeneti régióját, ahol az áram két töltőhordozón keresztül áramlik: elektronok és lyukak. Emiatt csak egy kis jelfeszültséggel képes kezelni a hatalmas áramokat és feszültségeket. Az IGBT hibrid felépítése miatt egy feszültségvezérelt eszköz.
Az IGBT -k értéke az elektronikában
A teljesítmény-elektronika széles körben elterjedt az IGBT-k számára, különösen az impulzusszélesség-moduláció (PWM) szervo és háromfázisú meghajtók esetében, amelyek pontos irányítást igényelnek a minimális háttérzaj széles skáláján. Ezeket az eszközöket felhasználhatjuk olyan áramkörökben is, amelyeknek gyakori váltásra van szükségük, például szünetmentes tápegység (UPS) és kapcsoló üzemmódú tápegység (SMPS) rendszerek.IGBTFokozza a hatékonyságot és csökkenti a zajt, így dinamikusabb előadóművészvé teszi az autók és teherautók inverter áramkörökben, valamint ipari motorokban és háztartási készülékekben, például légkondicionálóban és hűtőszekrényekben.
Ezenkívül az IGBT -ket általában a megújuló energia rendszerekben, például a napenergia- és a szélenergia -inverterekben is használják, ahol elősegítik a DC -energia hatékony átalakítását AC energiává az otthonok és a vállalkozások számára történő felhasználás céljából. Meg tudják kezelni a nagyfeszültségű és a jelenlegi szintet, így ideálissá teszik ezeket az alkalmazásokhoz. A technológia ugyanolyan jól működik a rezonáns módú konverter áramkörökben és az indukciós tűzhelyekben. A kereskedelemben kapható IGBT -k alacsony kapcsolási és vezetési veszteségeket okoznak.
Az IGBT -k általános felhasználása
Vegyünk egy példát egy indukáló fűtési áramkörre. A kapcsolási veszteség minimalizálása érdekében nulla feszültségkapcsolót vagy nullaáramot használnak az indukciós fűtéshez. Az IGBT -ket gyakran kedvelik váltásként, nagy rezonancia feszültség vagy áram miatt. Különösen az indukciós mikrohullámú sütők, az indukciós rizsfőzők és más indukciós főző készülékek mind lehetséges az IGBT -k használata miatt. Hasonlóképpen, az UPS rendszerekben az IGBT -k egyaránt érhetők el közepes és nagy kapacitású (több KVA vagy nagyobb kapacitású) típusúakban, amelyek hozzájárulnak mind a helymegtakarításhoz, mind a nagy hatékonysághoz.
Egy másik példa a feszültségforrás -konverter (VSC). Az IGBT -k nagyfeszültségű és árambesorolásai vannak, ami lehetővé teszi a kontroll és a rugalmasság szintjét, amely nem érhető el a tirisztorokkal. Használatuk támogatja a multiterminális DC vonalak megvalósítását, és a konverter AC oldalán lévő jelenlegi harmonikusok szűrésének nehézségét csökkenti a PWM és a többrétegű konverter technikák alkalmazása. Mivel a VSC -ket alkalmazó nagyfeszültségű DC (HVDC) egyre szélesebb körben elterjedt nagyobb feszültség és áram mellett, az IGBT könyörtelen fejlődésének köszönhetően, az DC vonalak vonzóbb alternatívaként jelentkeznek a rövidebb vonalak számára, mivel ezek lehetővé teszik a rács áramlási útvonalainak nagyobb irányítását.
Az IGBT -k előnyei a BJT és a MOSFET felett
A vezetőképesség-moduláció rendkívül kicsi állapotban lévő feszültségcsökkenést és magas állapotú áram sűrűségét eredményezi. Ez lehetővé teszi a forgács méretének és árának csökkentését.
A bemeneti MOS kapu elrendezése alacsony vezetési képességet és egy egyszerű hajtási áramkört biztosít. A nagy áram- és feszültségű alkalmazásokban ez egyszerűbb szabályozást tesz lehetővé, mint az áramvezérelt eszközök.
Nagy biztonságos működési terület. A bipoláris tranzisztorral összehasonlítva sokkal jobb az áram vezetésében, és jobbnak bizonyul mind az előre, mind a fordított blokkolási képességekben.
Következtetés
Az IGBT-k a feszültségvezérelt bipoláris eszközök, MOS-szerű bemeneti tulajdonságokkal és bipoláris kimeneti jellemzőkkel, amelyeket olyan elektronikai áramkörökben használnak, mint például inverterek, UPS, VSC-k és fűtési áramkörök. A kereskedelemben kapható IGBT-k alacsony kapcsolási és vezetési veszteségekkel rendelkeznek, és számos előnyt kínálnak a BJT és a MOSFET, például a kis state feszültségcsökkenéshez, a magas állapotban lévő áram sűrűségéhez, az alacsony hajtáshoz, az egyszerűbb szabályozáshoz, a nagy biztonságos működési területhez, valamint a kiváló előre- és fordított blokkolási képességhez. Ezenkívül az IGBT-k gyors kapcsolási sebességgel rendelkeznek, és képesek a nagy teljesítményszint kezelésére, így ideálisak az elektronikai alkalmazásokhoz, például a HVDC átviteli rendszerekben való felhasználáshoz.