Transistor lưỡng cực cổng cách điện (IGBT hoặc IGBT). Đề án, mô tả

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Thợ điện

Các thiết bị bán dẫn điện. Các bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT hoặc IGBT). Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Sổ tay thợ điện

Bình luận bài viết

Transistor lưỡng cực cổng cách điện (IGBT) (viết tắt tiếng Anh IGBT - Isolat Gate Bipole Transistor) là thiết bị bán dẫn có một bóng bán dẫn hiệu ứng trường ở đầu vào và một bóng bán dẫn lưỡng cực ở đầu ra.

Một trong những sự kết hợp này được hiển thị trong Hình. 7.4. Thiết bị được đưa vào mạch điện bằng các cực của bóng bán dẫn lưỡng cực E (bộ phát) và C (bộ thu), và được đưa vào mạch điều khiển bằng đầu cuối G (cổng).

Như vậy, IGBT có ba thiết bị đầu cuối bên ngoài: bộ phát, bộ thu, cổng. Các kết nối bộ phát và cống (D), cơ sở và nguồn (S) là nội bộ. Sự kết hợp của hai thiết bị trong một cấu trúc giúp kết hợp các ưu điểm của bóng bán dẫn hiệu ứng trường và lưỡng cực: điện trở đầu vào cao với tải dòng điện cao và điện trở thấp ở trạng thái bật.

Các bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện (IGBT hoặc IGBT)
Cơm. 7.4. Một trong những lựa chọn là tải dòng điện và điện trở thấp trong cấu trúc IGBT ở trạng thái bật.

cấu trúc IGBT

Một phần sơ đồ của cấu trúc IGBT được hiển thị trong Hình 7.5. 7.5. Transistor lưỡng cực (Hình XNUMX, a) được hình thành bởi các lớp p+ (bộ phát), n (cơ sở), p (bộ thu); trường - lớp n (nguồn), n+ (cống) và tấm kim loại (cổng). Lớp p+ và p có các chân bên ngoài được đưa vào mạch điện. Cổng có đầu nối với mạch điều khiển.

Trên hình. 7.5, b được hiển thị Cấu trúc IGBT thế hệ thứ XNUMX, được chế tạo bằng công nghệ cổng rãnh, giúp loại bỏ điện trở giữa các đế p và giảm kích thước của thiết bị nhiều lần.

Các bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện (IGBT hoặc IGBT)
Cơm. 7.5. Cấu trúc IGBT: a - Cấu trúc của một bóng bán dẫn tiêu chuẩn; b- Cấu trúc của một bóng bán dẫn được tạo ra bằng công nghệ cổng rãnh

Nguyên lý hoạt động và tính năng

quá trình bao gồm IGBT có thể được chia thành hai giai đoạn:

giai đoạn 1 - sau khi đặt một điện áp dương giữa cổng và nguồn, bóng bán dẫn hiệu ứng trường sẽ mở ra (kênh n được hình thành giữa nguồn và cống);
giai đoạn 2 - sự chuyển động của điện tích từ vùng n sang vùng p dẫn đến mở bóng bán dẫn lưỡng cực và xuất hiện dòng điện từ bộ phát đến bộ thu.

Như vậy, bóng bán dẫn hiệu ứng trường điều khiển hoạt động của một lưỡng cực. Đối với IGBT có điện áp danh định trong khoảng 600-1200 V ở trạng thái bật hoàn toàn, độ sụt điện áp thuận, cũng như đối với bóng bán dẫn lưỡng cực, nằm trong khoảng 1,5-3,5 V.

Giá trị này nhỏ hơn đáng kể so với mức giảm điện áp thông thường trên các MOSFET công suất ở trạng thái dẫn điện ở cùng mức điện áp.

Mặt khác, MOSFET có định mức điện áp từ 200 V trở xuống có điện áp ở trạng thái thấp hơn IGBT và vẫn không có đối thủ về mặt này ở điện áp hoạt động thấp và dòng điện chuyển mạch lên tới 50 A.

Về hiệu suất, IGBT kém hơn MOSFET nhưng vượt trội hơn đáng kể so với MOSFET lưỡng cực. Đặc trưng giá trị thời gian hấp phụ điện tích tích lũy và mức giảm dòng điện khi tắt IGBT lần lượt nằm trong khoảng 0,2-0,4 và 0,2-1,5 μs.

Khu vực làm việc an toàn IGBT cho phép đảm bảo thành công hoạt động đáng tin cậy của nó mà không cần sử dụng các mạch bổ sung để hình thành đường chuyển mạch ở tần số từ 10 đến 20 kHz đối với các mô-đun có dòng điện định mức vài trăm ampe. Các bóng bán dẫn lưỡng cực được kết nối theo mạch Darlington không có những đặc tính như vậy.

Giống như các MOSFET rời rạc đã thay thế các MOSFET lưỡng cực trong việc chuyển đổi nguồn điện lên đến 500 V, các IGBT rời rạc cũng đang làm điều tương tự trong các nguồn cung cấp điện áp cao hơn (lên đến 3500 V).

mô-đun IGBT

mô-đun IGBT theo sơ đồ nối dây bên trong có thể đại diện:

IGBT đơn lẻ;
mô-đun kép (nửa cầu), trong đó hai IGBT được kết nối nối tiếp (nửa cầu);
chopper, trong đó một IGBT duy nhất được kết nối nối tiếp với một diode;
cầu một pha hoặc ba pha.

Các bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện (IGBT hoặc IGBT)
Cơm. 7.6. Sơ đồ các module IGBT: a - IGBT đơn; b - mô-đun kép; c - máy cắt thu (chopper); g - máy băm phát (chopper)

Trong mọi trường hợp, ngoại trừ máy cắt, mô-đun này chứa một diode quay tự do tích hợp song song với mỗi IGBT. Sơ đồ kết nối phổ biến nhất cho các mô-đun IGBT được hiển thị trong Hình 7.6. XNUMX.

Sự khác biệt chính giữa các phần tử và mô-đun riêng lẻ

Sự khác biệt chính giữa các thiết bị rời rạc và mô-đun dòng điện cao là cách chúng được kết nối điện với các phần tử mạch khác. Các thành phần rời rạc được kết nối với các phần tử mạch trên bảng mạch in bằng cách hàn.

Giá trị tối đa của dòng điện trong các kết nối tiếp điểm của bảng mạch in thường không vượt quá 100 A trong điều kiện hoạt động ở trạng thái ổn định. Điều này đặt ra những hạn chế tự nhiên về số lượng thành phần được kết nối song song. Mặt khác, các mô-đun dòng điện cao có các đầu nối dành cho đầu nối vít. Do đó, chúng có thể được kết nối với các vấu cáp hoặc trực tiếp với thanh cái. Các mô-đun dòng điện cao cũng có thể được kết nối trực tiếp với PCB thông qua các lỗ.

Các mô-đun có sẵn trong ba phiên bản:

theo sơ đồ một khóa (sê-ri MDTKI);
theo sơ đồ hai khóa (M2TKI);
theo sơ đồ của bộ ngắt hiện tại, bộ băm (sê-ri MTKID).

Các bóng bán dẫn được bỏ qua bằng các điốt dòng ngược, đây là các điốt phục hồi siêu nhanh với khả năng phục hồi “mềm” (điốt FRD).

Tác giả: Koryakin-Chernyak S.L.

Xem các bài viết khác razdela Sổ tay thợ điện.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Hệ vi sinh đường ruột ảnh hưởng đến sức khỏe và tâm trạng của chúng ta 12.01.2017

Các nhà sinh lý học từ Đại học Zaragoza (Tây Ban Nha) và Exeter (Anh), đứng đầu là Giáo sư Jose E Mesonero, đã phát hiện ra cơ chế mà hệ vi sinh đường ruột ảnh hưởng đến sức khỏe và tâm trạng của chúng ta.

Thử nghiệm đầu tiên trên các tế bào nuôi cấy và sau đó trên chuột, các tác giả phát hiện ra rằng protein TLR2, một chất phát hiện sức khỏe đường ruột quan trọng, điều chỉnh mức serotonin. "Hormone cảm thấy tốt" này là một chất dẫn truyền thần kinh truyền tín hiệu đến não và đồng thời kiểm soát các cơn co thắt ruột.

Khám phá này cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về ảnh hưởng phức tạp mà hệ vi sinh đường ruột có đối với nhiều khía cạnh sinh lý của chúng ta. Ví dụ, rối loạn chức năng TLR2 trước đây đã được chứng minh là có thể dẫn đến viêm ruột nghiêm trọng. Các phương pháp chữa trị hiệu quả hiện có thể được tìm thấy cho bệnh này và các bệnh khác.

Tin tức thú vị khác:

▪ Duy nhất không bao giờ trượt

▪ Cảm biến sợi quang để đảm bảo an toàn cho tàu hỏa

▪ Loại phân tử sinh học mới được phát hiện

▪ Chip ReRAM 32 Gb

▪ Xe buýt lội nước

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Bộ điều chỉnh điện, nhiệt kế, bộ ổn định nhiệt. Lựa chọn bài viết

▪ điều luật đất đai. Giường cũi

▪ bài viết Cà phê ảnh hưởng đến con người như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài viết Hướng dẫn vào gara. phương tiện cá nhân