IGBT oznacza Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką , półprzewodnik mocy, który zawiera cechy tranzystorów MOSFET wysoka prędkość, zależne od napięcia przełączanie bramki i minimalna rezystancja załączenia (niskie napięcie nasycenia) właściwości a BJT .
Rysunek 1 przedstawia równoważny obwód IGBT, w którym tranzystor bipolarny współpracuje z architektem bramki MOS, podczas gdy podobny obwód IGBT jest w rzeczywistości mieszaniną tranzystora MOS i tranzystora bipolarnego.
Tranzystory IGBT, obiecujące szybką prędkość przełączania wraz z minimalną charakterystyką napięcia nasycenia, są używane w szerokim zakresie, od zastosowań komercyjnych, takich jak jednostki wykorzystujące energię słoneczną i zasilacze bezprzerwowe (UPS), po pola elektroniki użytkowej, takie jak kontrola temperatury płyty grzewcze z nagrzewnicą indukcyjną , urządzenia klimatyzacyjne PFC, falowniki i stroboskopy z kamerami cyfrowymi.
Rysunek 2 poniżej przedstawia ocenę między IGBT, tranzystorem bipolarnym i wewnętrznymi układami i atrybutami MOSFET. Podstawowa struktura tranzystora IGBT jest taka sama, jak w przypadku tranzystora MOSFET z warstwą p + umieszczoną w sekcji spustowej (kolektora), a także dodatkowym złączem pn.
Z tego powodu, ilekroć nośniki mniejszościowe (otwory) mają tendencję do wkładania przez warstwę p + do warstwy n z modulacją przewodnictwa, rezystancja warstwy n ulega dramatycznemu zmniejszeniu.
W konsekwencji IGBT zapewnia zredukowaną napięcie nasycenia (mniejsza rezystancja włączenia) w porównaniu z tranzystorem MOSFET, gdy radzi sobie z ogromnym prądem, co umożliwia minimalne straty przewodzenia.
To powiedziawszy, biorąc pod uwagę, że w przypadku wyjściowej ścieżki przepływu otworów gromadzenie się nośników mniejszościowych w okresach wyłączenia jest zabronione ze względu na szczególną konstrukcję IGBT.
Sytuacja ta powoduje powstanie zjawiska znanego jako prąd ogonowy , w którym wyłączanie jest spowolnione. Gdy rozwija się prąd ogonowy, okres przełączania jest opóźniony i opóźniony, bardziej niż w przypadku tranzystora MOSFET, co powoduje wzrost strat czasu przełączania podczas okresów wyłączania IGBT.
Bezwzględne maksymalne oceny
Bezwzględne maksymalne parametry to wartości wyznaczone w celu zagwarantowania bezpiecznego i solidnego zastosowania IGBT.
Przekraczanie tych określonych bezwzględnych wartości maksymalnych, nawet chwilowe, może spowodować zniszczenie lub uszkodzenie urządzenia, dlatego prosimy o pracę z tranzystorami IGBT w granicach maksymalnych dopuszczalnych wartości, jak zasugerowano poniżej.
Application Insights
Nawet jeśli zalecane parametry aplikacji, takie jak temperatura pracy / prąd / napięcie itp., Są utrzymywane w granicach bezwzględnych maksymalnych wartości znamionowych, w przypadku, gdy IGBT jest często poddawany nadmiernemu obciążeniu (ekstremalna temperatura, duże zasilanie prądem / napięciem, ekstremalne wahania temperatury itp.), trwałość urządzenia może się poważnie pogorszyć.
Parametry elektryczne
Poniższe dane informują nas o różnych terminologiach i parametrach związanych z IGBT, które są zwykle używane do szczegółowego wyjaśnienia i zrozumienia działania IGBT.
Prąd kolektora, rozpraszanie kolektora : Rysunek 3 przedstawia przebieg temperatury rozpraszania kolektora IGBT RBN40H125S1FPQ. Maksymalne tolerowane rozpraszanie kolektora jest wyświetlane dla różnych temperatur obudowy.
Poniższy wzór ma zastosowanie w sytuacjach, gdy temperatura otoczenia TC = 25 stopni Celsjusza lub więcej.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
W warunkach, w których temperatura otoczenia TC wynosi = 25 ℃ lub mniej, rozpraszanie kolektora IGBT jest stosowane zgodnie z ich absolutną maksymalną wartością znamionową.
Wzór na obliczenie prądu kolektora IGBT jest następujący:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (sat)
Jednak powyższy wzór jest ogólnym wzorem, jest po prostu zależnym od temperatury obliczeniem urządzenia.
Prąd kolektora tranzystorów IGBT jest określany przez ich napięcie nasycenia kolektor / emiter VCE (sat), a także w zależności od ich warunków prądowych i temperaturowych.
Dodatkowo prąd kolektora (szczyt) IGBT jest definiowany przez ilość prądu, który może obsłużyć, co z kolei zależy od sposobu jego zainstalowania i jego niezawodności.
Z tego powodu zaleca się użytkownikom, aby nigdy nie przekraczali maksymalnego dopuszczalnego limitu IGBT podczas używania ich w danej aplikacji obwodu.
Z drugiej strony, nawet jeśli prąd kolektora może być niższy niż maksymalna wartość znamionowa urządzenia, może zostać ograniczony przez temperaturę złącza jednostki lub bezpieczny obszar pracy.
Dlatego upewnij się, że rozważasz te scenariusze podczas wdrażania IGBT. Oba parametry, prąd kolektora i rozpraszanie kolektora są zwykle określane jako maksymalne wartości znamionowe urządzenia.
Bezpieczny obszar operacyjny
Plik SOA IGBT składa się z SOA z odchyleniem w przód i SOA z odchyleniem odwrotnym, jednak ponieważ określony zakres wartości może się różnić w zależności od specyfikacji urządzenia, zaleca się użytkownikom sprawdzenie odpowiedników faktów w arkuszu danych. Rysunek 5 ilustruje obszar bezpiecznego działania z polaryzacją w przód (FBSOA) IGBT RBN50H65T1FPQ. SOA jest podzielona na 4 regiony w zależności od określonych ograniczeń, jak opisano poniżej: Rysunek 6 przedstawia obszar bezpiecznego działania z odwróconą polaryzacją (RBSOA) IGBT RBN50H65T1FPQ. Ta szczególna cecha działa zgodnie z odwrotnym polaryzacją SOA tranzystora bipolarnego. Ilekroć odwrotne napięcie polaryzacyjne, które nie obejmuje polaryzacji, jest dostarczane przez bramkę i emiter IGBT podczas jego okresu wyłączania dla obciążenia indukcyjnego, znajdujemy wysokie napięcie dostarczane do kolektora-emiter IGBT. Jednocześnie duży prąd stale porusza się w wyniku szczątkowego otworu. To powiedziawszy, w tym działaniu nie można używać SOA z polaryzacją w przód, podczas gdy można wykorzystać SOA z odchyleniem w kierunku odwrotnym. SOA z odwróconym odchyleniem podzielona jest na 2 obszary o ograniczonym dostępie, jak wyjaśniono w poniższych punktach, ostatecznie obszar jest ustanawiany poprzez walidację rzeczywistych procedur IGBT. W związku z tym, podczas projektowania obwodu opartego na IGBT , należy upewnić się, że rozpraszanie i inne problemy z wydajnością są zgodne z zalecanymi granicami, a także należy zadbać o specyficzne właściwości i stałe przebicia, które są istotne dla tolerancji przebicia. Na przykład, SOA o odwróconym polaryzacji ma charakterystykę temperaturową, która spada w ekstremalnych temperaturach, a miejsce pracy VCE / IC zmienia się zgodnie z rezystancją bramki Rg IGBT i napięciem bramki VGE. Dlatego tak ważne jest określenie parametrów Rg i VGE w odniesieniu do działającego ekosystemu i najniższej wartości rezystancji bramki w okresach wyłączenia. Ponadto obwód tłumiący może być pomocny w sterowaniu VCE dv / dt. Rysunek 7 przedstawia charakterystykę wyjściową IGBT RBN40H125S1FPQ. Obraz przedstawia napięcie kolektor-emiter, podczas gdy prąd kolektora przechodzi w przypadkowej sytuacji napięcia bramki. Napięcie kolektor-emiter, które wpływa na sprawność obsługi prądu i straty w stanie załączenia, zmienia się w zależności od napięcia bramki i temperatury ciała. Wszystkie te parametry należy wziąć pod uwagę podczas projektowania obwodu sterownika IGBT. Prąd rośnie, gdy VCE osiąga wartości od 0,7 do 0,8 V, chociaż jest to spowodowane napięciem przewodzenia połączenia PN kolektor-emiter PN. Rysunek 8 przedstawia zależność napięcia nasycenia kolektor-emiter od napięcia bramki IGBt RBN40H125S1FPQ. Zasadniczo VCE (sat) zaczyna spadać wraz ze wzrostem napięcia bramka-emiter VGE, chociaż zmiana jest nominalna, podczas gdy VGE = 15 V lub więcej. Dlatego zaleca się pracę z napięciem bramki / emitera VGE, które wynosi około 15 V. Rysunek 9 przedstawia charakterystykę prądu kolektora w funkcji napięcia bramki IGBT RBN40H125S1FPQ. Charakterystyki IC / VGE są oparte na zmianach temperatury, jednak obszar niskiego napięcia bramki w kierunku punktu przecięcia ma tendencję do ujemnego współczynnika temperaturowego, podczas gdy obszar wysokiego napięcia bramki oznacza dodatnie współczynniki temperaturowe. Biorąc pod uwagę, że tranzystory IGBT mocy będą generować ciepło podczas pracy, w rzeczywistości bardziej korzystne jest zwrócenie szczególnej uwagi na obszar dodatniego współczynnika temperaturowego. gdy urządzenia pracują równolegle . Plik zalecany stan napięcia bramki przy VGE = 15V wykazuje pozytywne właściwości temperaturowe. Na rysunkach 10 i 11 przedstawiono sposób działania napięcia nasycenia kolektor-emiter wraz z napięciem progowym bramki Ze względu na to, że napięcie nasycenia kolektor-emiter ma dodatnią charakterystykę współczynnika temperaturowego, przepływ prądu przez tranzystor IGBT jest utrudniony, co powoduje blokowanie prądu efektywnego podczas pracy równoległej tranzystorów IGBT. Wręcz przeciwnie, działanie napięcia progowego bramka-emiter zależy od ujemnych charakterystyk temperaturowych. Przy dużym rozpraszaniu ciepła napięcie progowe spada w dół, powodując większe prawdopodobieństwo nieprawidłowego działania urządzenia wynikające z generowania hałasu. Dlatego uważne testowanie, skupione na wyżej określonych cechach, może być kluczowe. Charakterystyka ładunku: Rysunek 12 przedstawia charakterystykę ładunku bramki standardowego urządzenia IGBT. Charakterystyki bramki IGBT są zasadniczo zgodne z tymi samymi zasadami, które są stosowane w przypadku tranzystorów MOSFET mocy i zapewniają zmienne, które decydują o natężeniu prądu i rozpraszaniu napędu w urządzeniu. Rysunek 13 przedstawia krzywą charakterystyczną podzieloną na okresy od 1 do 3. Okres 1: Napięcie bramki jest podnoszone do wartości progowej, przy której prąd zaczyna płynąć. Sekcja rosnąca od VGE = 0V jest częścią odpowiedzialną za ładowanie pojemności bramki-emitera Cge. Okres 2: Podczas gdy następuje przejście z obszaru aktywnego do obszaru nasycenia, napięcie kolektor-emiter zaczyna się zmieniać, a pojemność Cgc bramka-kolektor zostaje naładowana. Ten szczególny okres wiąże się z zauważalnym wzrostem pojemności z powodu efektu lustra, który powoduje, że VGE staje się stała. Z drugiej strony, gdy tranzystor IGBT jest całkowicie w stanie włączenia, zanika zmiana napięcia na kolektorze-emiterze (VCE) i efekt lustra. Okres 3: W tym konkretnym okresie IGBT przechodzi w stan całkowitego nasycenia, a VCE nie wykazuje żadnych zmian. Teraz napięcie bramka-emiter VGE zaczyna rosnąć z czasem. Prąd napędu bramki IGBT zależy od wewnętrznej rezystancji szeregowej bramki Rg, rezystancji źródła sygnału Rs obwodu sterownika, elementu rg będącego rezystancją wewnętrzną urządzenia oraz napięcia sterującego VGE (ON). Prąd napędu bramy oblicza się według następującego wzoru. Mając na uwadze powyższe, należy utworzyć IGBT obwodu wyjściowego sterownika, zapewniając prądowy potencjał napędu równoważny lub większy niż IG (szczyt). Zwykle prąd szczytowy jest mniejszy niż wartość określona za pomocą wzoru, z powodu opóźnienia występującego w obwodzie sterownika, a także opóźnienia we wzroście dIG / dt prądu bramki. Mogą one wystąpić ze względu na aspekty, takie jak indukcyjność okablowania od obwodu napędu do punktu połączenia bramki urządzenia IGBT. Ponadto właściwości przełączania dla każdego włączenia i wyłączenia mogą być w dużym stopniu zależne od Rg. Może to ostatecznie wpłynąć na czas przełączania i deficyty w zakresie przełączania. Ważne jest, aby wybrać odpowiedni Rg w odniesieniu do właściwości użytkowanego urządzenia. Straty występujące w obwodzie sterownika IGBT można przedstawić za pomocą poniższego wzoru, jeśli wszystkie straty powstałe w obwodzie sterownika są pochłaniane przez omówione powyżej współczynniki rezystancji. ( fa wskazuje częstotliwość przełączania). P (utrata napędu) = VGE (wł.) × Qg × f Biorąc pod uwagę, że IGBT jest elementem przełączającym, jego włączanie i wyłączanie jest jednym z głównych czynników wpływających na jego sprawność operacyjną (strata). Rysunek 16 przedstawia obwód, którego można użyć do pomiaru przełączania obciążenia indukcyjności tranzystora IGBT. Ponieważ zacisk diody jest podłączony równolegle do obciążenia indukcyjnego L, opóźnienie włączenia IGBT (lub straty przy włączeniu) jest zwykle uzależnione od charakterystyki czasu powrotu diody. Czas przełączania IGBT, jak pokazano na rysunku 17, można podzielić na 4 okresy pomiarowe. Ze względu na fakt, że czas zmienia się drastycznie dla każdego okresu w odniesieniu do sytuacji Tj, IC, VCE, VGE i Rg, okres ten jest oceniany z uwzględnieniem poniższych warunków. W przeciwieństwie do tranzystorów MOSFET mocy, IGBT nie zawiera pasożytniczej diody . W rezultacie zintegrowany IGBT, który jest dostarczany z preinstalowanym chipem Fast Recovery Diode (FRD), jest używany do sterowania ładowaniem indukcyjnym w silnikach i identycznych zastosowaniach. W tego typu urządzeniach sprawność pracy zarówno tranzystora IGBT, jak i wstępnie zainstalowanej diody znacząco wpływa na wydajność pracy sprzętu i generowanie zakłóceń. Dodatkowo, cechy charakterystyczne dla powrotu do tyłu i napięcia przewodzenia są kluczowymi parametrami związanymi z wbudowaną diodą. Skoncentrowane nośniki mniejszościowe są rozładowywane podczas stanu przełączania właśnie wtedy, gdy prąd przewodzący przepływa przez diodę, aż do osiągnięcia stanu zwrotnego elementu. Czas potrzebny do pełnego uwolnienia tych mniejszościowych przewoźników jest znany jako czas powrotu do tyłu (trr). Prąd operacyjny występujący w tym czasie jest określany jako prąd powrotu wstecznego (Irr), a wartość całkowa obu tych przedziałów jest znana jako ładunek zwrotny (Qrr). Qrr = 1/2 (Irr x trr) Biorąc pod uwagę, że okres trr jest równoważnie zwarty, wiąże się to z ogromną stratą. Dodatkowo ogranicza częstotliwość w całym procesie przełączania. Ogólnie, szybki trr i zredukowany Irr (Qrris small) są uważane za optymalne. Te właściwości są w dużym stopniu zależne od prądu polaryzacji do przodu IF, diF / dt i temperatury złącza Tj IGBT. Z drugiej strony, jeśli trr przyspiesza, di / dt powoduje, że jest bardziej stromy w okresie regeneracji, jak to ma miejsce w przypadku odpowiedniego napięcia kolektor-emiter dv / dt, co powoduje wzrost skłonności do generowania hałasu. Poniżej przedstawiono przykłady, które przedstawiają sposoby przeciwdziałania generowaniu hałasu. Właściwość odzyskiwania wstecznego w znacznym stopniu zależy od tolerancji napięcia / prądu urządzenia. Tę cechę można ulepszyć za pomocą zarządzania okresem eksploatacji, silnej metalicznej dyfuzji i różnych innych technik. Rysunek 19 przedstawia charakterystykę wyjściową wbudowanej diody standardowego IGBT. Napięcie przewodzenia diody VF oznacza malejące napięcie wytwarzane, gdy prąd IF przez diodę płynie w kierunku spadku napięcia diody w kierunku przewodzenia. Ponieważ ta charakterystyka może skutkować utratą mocy w trakcie generowania wstecznego pola elektromagnetycznego (dioda jednokierunkowa) w zastosowaniach silnikowych lub indukcyjnych, zaleca się wybór mniejszego VF. Dodatkowo, jak pokazano na rysunku 19, charakterystyka dodatniego i ujemnego współczynnika temperaturowego jest określona przez wielkość prądu przewodzenia diody IF. Rysunek 20 przedstawia charakterystykę rezystancji IGBT wobec stanów nieustalonych termicznych i zintegrowanej diody. Ta charakterystyka służy do określania temperatury złącza Tj tranzystora IGBT. Szerokość impulsu (PW) pokazana na osi poziomej oznacza czas przełączania, który określa pojedynczy impuls jednokrotny i wyniki powtarzalnych operacji. Na przykład PW = 1 ms i D = 0,2 (cykl pracy = 20%) oznacza, że częstotliwość powtarzania wynosi 200 Hz, ponieważ okres powtarzania wynosi T = 5 ms. Jeśli wyobrazimy sobie PW = 1ms i D = 0,2, oraz moc rozpraszania Pd = 60W, to wzrost temperatury złącza IGBT ΔTj można wyznaczyć w następujący sposób: W aplikacjach, które wymagają mostkowanych obwodów przełączających IGBT, takich jak falowniki, obwód zabezpieczający przed zwarciem (przetężeniem) staje się niezbędny do wytrzymania i ochrony przed uszkodzeniem w czasie do wyłączenia napięcia bramki IGBT, nawet w przypadku zwarcia wyjściowego jednostki . Rysunki 21 i 22 pokazują czas trwania zwarcia i zdolność przenoszenia prądu zwarciowego IGBT RBN40H125S1FPQ. Ta wytrzymałość na zwarcie IGBT jest zwykle wyrażana w odniesieniu do czasu tSC. Ta wytrzymałość jest określana głównie na podstawie napięcia bramki-emitera IGBT, temperatury ciała i napięcia zasilania. Należy się temu przyjrzeć podczas projektowania krytycznego projektu obwodu IGBT z mostkiem H. Dodatkowo upewnij się, że wybrałeś optymalnie oceniane urządzenie IGBT pod względem następujących parametrów. Co więcej, w chwili, gdy obwód zabezpieczający przed zwarciem lub przeciążeniem wyczuwa prąd zwarcia i odcina napięcie bramki, prąd zwarciowy jest w rzeczywistości niewiarygodnie duży niż standardowa wartość prądu roboczego IGBT. Podczas procesu wyłączania z tak znacznym prądem przy standardowej rezystancji bramki Rg może to spowodować powstanie dużego przepięcia, przekraczającego wartość znamionową IGBT. Z tego powodu należy odpowiednio dobrać rezystancję bramki IGBT odpowiednią do radzenia sobie z warunkami zwarcia, mającą co najmniej 10-krotnie wyższą niż normalna wartość rezystancji bramki (pozostając jednak wewnątrz wartości SOA polaryzacji w przód). Ma to na celu przeciwdziałanie powstawaniu przepięć na diodach kolektor-emiter tranzystora IGBT w okresach odcięcia prądu zwarciowego. Dodatkowo, czas wytrzymywania zwarcia tSC może spowodować rozłożenie udaru na inne skojarzone urządzenia. Należy dołożyć starań, aby zapewnić odpowiedni margines, co najmniej dwukrotność standardowego okresu czasu potrzebnego do rozpoczęcia działania obwodu zabezpieczającego przed zwarciem. Absolutna maksymalna ocena dla temperatury złącza Tj większości urządzeń półprzewodnikowych wynosi 150 ℃, ale Tjmax = 175 ℃ jest ustawiona zgodnie z wymaganiami dla urządzeń nowej generacji, aby wytrzymać podwyższone specyfikacje temperaturowe. W celu zagwarantowania skutecznego działania przy Tjmax = 175 ℃, wiele parametrów standardowego testu konsystencji przy 150 ℃ zostało ulepszonych i przeprowadzono weryfikację działania. To powiedziawszy, zakres testów jest zgodny ze specyfikacją urządzenia. Aby uzyskać dodatkowe informacje, sprawdź poprawność danych dotyczących niezawodności związanych z urządzeniem, które możesz zastosować. Pamiętaj też, że wartość Tjmax to nie tylko ograniczenie do stałej pracy, ale także specyfikacja regulacji, której nie należy przekraczać ani na chwilę. Należy ściśle uwzględnić bezpieczeństwo przed rozpraszaniem wysokiej temperatury, nawet przez krótką chwilę w przypadku IGBT, podczas włączania / wyłączania. Upewnij się, że pracujesz z IGBT w środowisku, które w żaden sposób nie przekracza maksymalnej temperatury przypadku awarii Tj = 175 ℃. Strata przewodzenia: Podczas zasilania obciążenia indukcyjnego przez IGBT, poniesione straty są zasadniczo dzielone na straty przewodzenia i straty przełączania. Strata występująca zaraz po całkowitym włączeniu IGBT nazywana jest utratą przewodzenia, podczas gdy utrata występująca w czasie przełączania IGBT z WŁ. Na WYŁ. Lub WYŁ. Na WŁ. Jest znana jako utrata przełączania. Z uwagi na to, że strata zależy od realizacji napięcia i prądu, jak pokazano na poniższym podanym wzorze, strata powstaje w wyniku wpływu napięcia nasycenia kolektor-emiter VCE (sat), nawet w czasie przewodzenia urządzenia. VCE (sat) powinno być minimalne, ponieważ utrata może powodować wytwarzanie ciepła w IGBT. Strata przełączania: Ponieważ utrata IGBT może być trudna do oszacowania na podstawie czasu przełączania, do odpowiednich arkuszy danych włączono tabele referencyjne, aby pomóc projektantom obwodów w określeniu strat podczas przełączania. Rysunek 24 poniżej przedstawia charakterystykę utraty przełączania dla IGBT RBN40H125S1FPQ. Na czynniki Eon i Eoff duży wpływ ma prąd kolektora, rezystancja bramki i temperatura robocza. Eon (utrata energii po włączeniu) Wielkość strat powstających podczas procesu włączania tranzystora IGBT dla obciążenia indukcyjnego, wraz z utratą odzysku przy odwrotnym odzyskiwaniu diody. Eon jest obliczany od momentu, w którym napięcie bramki jest zasilane do IGBT i prąd kolektora zaczyna płynąć, aż do momentu, w którym IGBT jest całkowicie przełączony do stanu włączenia Eoff (Wyłącz utratę energii Jest to wielkość strat powstających w okresie wyłączania obciążeń indukcyjnych, która obejmuje prąd ogonowy. Eoff jest mierzone od momentu, w którym prąd bramki jest właśnie odcięty, a napięcie kolektor-emiter zaczyna rosnąć, aż do momentu, w którym IGBT osiągnie stan całkowitego wyłączenia. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGTB) jest rodzajem trójzaciskowego urządzenia półprzewodnikowego mocy, które jest zasadniczo używane jako przełącznik elektroniczny i jest również znane z zapewniania połączenia niezwykle szybkiego przełączania i wysokiej wydajności w nowszych urządzeniach. Szereg nowoczesnych urządzeń, takich jak VFD (Vaiable Frequency Drives), VSF (zmienna prędkość lodówki), pociągi, systemy stereo ze wzmacniaczami przełączającymi, samochody elektryczne i klimatyzatory wykorzystują tranzystor bipolarny z izolowaną bramką do przełączania zasilania elektrycznego. Symbol trybu wyczerpania IGBT W przypadku, gdy wzmacniacze używają tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką, często syntetyzują przebiegi, które są z natury złożone, wraz z filtrami dolnoprzepustowymi i modulacją szerokości impulsu, ponieważ tranzystor bipolarny z izolowaną bramką jest zasadniczo zaprojektowany do włączania i wyłączania w szybkim i szybkim tempie. Częstotliwością powtarzania impulsów mogą pochwalić się nowoczesne urządzenia, które składają się z aplikacji przełączającej i dobrze mieszczą się w zakresie ultradźwiękowym, które są częstotliwościami dziesięciokrotnie wyższymi niż najwyższa częstotliwość dźwięku obsługiwana przez urządzenie, gdy urządzenie jest używane w postaci analogowy wzmacniacz audio. Tranzystory MOSFET składające się z wysokiego prądu i charakterystyk prostego napędu bramkowego są połączone z tranzystorami bipolarnymi, które mają pojemność niskiego napięcia nasycenia przez IGTB. Pojedyncze urządzenie jest wytwarzane przez IGBT poprzez połączenie bipolarnego tranzystora mocy, który działa jako przełącznik, i izolowanej bramki FET, która działa jako wejście sterujące. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGTB) jest głównie używany w aplikacjach, które składają się z wielu urządzeń, które są umieszczone równolegle do siebie i przez większość czasu mają zdolność do obsługi bardzo dużego prądu, który jest w zakresie setek amperów wraz z 6000 V napięcia blokującego, które z kolei jest równe setkom kilowatów, zużywa średnią do dużej mocy, taką jak ogrzewanie indukcyjne, zasilacze impulsowe i sterowanie silnikiem trakcyjnym. Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką, które są duże. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGTB) to nowy i niedawny wynalazek tamtych czasów. Okazało się, że urządzenia pierwszej generacji, które zostały wynalezione i wprowadzone na rynek w latach 80-tych i na początku lat 90-tych, charakteryzują się stosunkowo powolnym procesem przełączania i są podatne na awarie w różnych trybach, takich jak zatrzask (w którym urządzenie będzie nadal włączane, a nie do momentu, gdy prąd będzie nadal przepływał przez urządzenie) oraz przebicia wtórnego (w przypadku gdy przez urządzenie przepływa duży prąd, miejscowy gorący punkt obecny w urządzeniu przechodzi w niekontrolowaną temperaturę i w rezultacie spala urządzenie). Zaobserwowano dużą poprawę w urządzeniach drugiej generacji i najbardziej nowych urządzeniach na bloku, urządzenia trzeciej generacji są uważane za jeszcze lepsze niż urządzenia pierwszej generacji. Urządzenia trzeciej generacji składają się z tranzystorów MOSFET z rywalizującymi prędkościami oraz tolerancją i wytrzymałością na doskonałym poziomie. Urządzenia drugiej i trzeciej generacji składają się z bardzo wysokich wartości znamionowych impulsów, co czyni je bardzo przydatnymi do generowania dużych impulsów mocy w różnych dziedzinach, takich jak fizyka plazmy i cząstki. W ten sposób urządzenia drugiej i trzeciej generacji wyparły głównie wszystkie starsze urządzenia, takie jak wyzwalane iskierniki i tyratrony używane w tych obszarach fizyki plazmy i cząstek. Urządzenia te przyciągają także hobbystów wysokich napięć ze względu na ich właściwości w zakresie wysokich wartości impulsów i dostępność na rynku po niskich cenach. Umożliwia to hobbystom kontrolowanie ogromnych ilości mocy w celu napędzania urządzeń, takich jak cewki i cewki Tesli. Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką są dostępne w przystępnej cenie i dzięki temu pełnią ważną rolę w samochodach hybrydowych i pojazdach elektrycznych. Kurtuazja: Renesas Bezpieczny obszar operacyjny
Bezpieczny obszar operacyjny z odwróconym odchyleniem
Charakterystyka statyczna
IGBT zależą od temperatury.
Charakterystyka pojemności bramki
Poniżej wyjaśniono procedury robocze związane z każdym okresem.
Jak określić prąd napędu bramy
IG (szczyt) = VGE (wł.) / Rg + Rs + rg 
Obliczanie utraty dysku
Charakterystyka przełączania
Czas przełączania
Charakterystyka wbudowanej diody
Wbudowana charakterystyka odwrotnego odzyskiwania diody
Charakterystyka napięcia przewodzenia wbudowanej diody
Charakterystyka odporności termicznej
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2 Charakterystyka zwarcia obciążenia
Maksymalna temperatura złącza Tjmax dla 175 ℃
.
Tabela 3 przedstawia dobry przykład warunków testowych dla IGBT RBN40H125S1FPQ, który jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać 175 ℃ podczas pracy w wysokich temperaturach obudowy.
Straty IGBT
Strata (P) = napięcie (V) × prąd (I)
Strata przy włączaniu: P (włącz) = VCE (sat) × IC 
Podsumowanie
IGBT do zastosowań wysokoprądowych
IGBT to połączenie BJT i Mosfet
IGBT są najbardziej zaawansowanymi tranzystorami
Nowe Mosfety konkurują z tranzystorami IGBT
Poprzedni: Jak zrobić ogniwo słoneczne lub ogniwo słoneczne uwrażliwione na barwnik z herbaty owocowej Dalej: Moduł sterownika Easy H-Bridge MOSFET do falowników i silników
