Igbt

Ang IGBT ay isang maikling form ng Insulated Gate Bipolar Transistor, pagsasama ng Bipolar Junction Transistor (BJT) at Metal oxide Field effect transistor (MOS-FET). Ito ay isang aparato na semiconductor na ginagamit para sa paglipat ng mga kaugnay na application.

Tulad ng IGBT ay isang kumbinasyon ng MOSFET at Transistor, mayroon itong kalamangan sa parehong transistors at MOSFET. Ang MOSFET ay may mga kalamangan ng mataas na bilis ng paglipat na may mataas na impedance at sa kabilang panig ang BJT ay may kalamangan na mataas na makakuha at mababang boltahe ng saturation, kapwa naroroon sa IGBT transistor. Ang IGBT ay isang semikonduktor na kinokontrol ng boltahe na nagbibigay-daan sa malalaking alon ng emitor ng kolektor na may halos zero na kasalukuyang drive ng gate.

Tulad ng tinalakay, ang IGBT ay may mga kalamangan ng parehong MOSFET at BJTs, ang IGBT ay may insulated na gate na katulad ng tulad ng mga tipikal na MOSFET at parehong mga katangian ng paglipat ng output. Bagaman, ang BJT ay kasalukuyang kinokontrol na aparato ngunit para sa IGBT, ang kontrol ay nakasalalay sa MOSFET, sa gayon ito ay aparato na kinokontrol ng boltahe, katumbas ng mga karaniwang MOSFET.

IGBT Equivalent Circuit and Symbol

Sa imahe sa itaas ang katumbas na circuit ng IGBT ay ipinapakita. Ito ay pareho ng istraktura ng circuit na ginamit sa Darlington Transistor kung saan ang dalawang transistors ay konektado eksakto sa parehong paraan. Tulad ng nakikita natin sa itaas na imahe, pinagsasama ng IGBT ang dalawang aparato, ang N channel MOSFET at transistor ng PNP. Ang N channel MOSFET ay nagmamaneho ng transistor ng PNP. Kasama sa isang standard na pin ng BJT ang Collector, Emitter, Base at isang standard na MOSFET pin out kasama ang Gate, Drain at Source. Ngunit sa kaso ng IGBT transistor Pins, ito ang Gate, na nagmumula sa N-channel MOSFET at ang Collector at Emitter ay nagmumula sa transistor ng PNP.

Sa transistor ng PNP, ang kolektor at Emitter ay landas ng pagpapadaloy at kapag nakabukas ang IGBT ay isinasagawa at dalhin ito sa kasalukuyan. Ang landas na ito ay kinokontrol ng N channel MOSFET.

Sa kaso ng BJT, kinakalkula namin ang nakuha na tinukoy bilang Beta (

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang simbolo ng IGBT. Tulad ng nakikita natin, kasama sa simbolo ang bahagi ng emitor ng kolektor ng Transistor at bahagi ng gate ng MOSFET. Ang tatlong mga terminal ay ipinapakita bilang Gate, kolektor at Emitter.

Kapag sa pagsasagawa o paglipat ng mode na ' ON ' ang kasalukuyang daloy mula sa kolektor patungo sa emitter. Parehong bagay ang nangyayari para sa BJT transistor. Ngunit sa kaso ng IGBT mayroong Gate sa halip na base. Ang pagkakaiba sa pagitan ng boltahe ng Gate to Emitter ay tinatawag na Vge at ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng kolektor sa emitter ay tinatawag na Vce.

Ang kasalukuyang emitter (Ie) ay halos kapareho ng kasalukuyang kolektor (Ic), Ie = Ic. Tulad ng kasalukuyang daloy ay medyo pareho sa parehong kolektor at emitter, ang Vce ay napakababa.

Dagdagan ang nalalaman tungkol sa BJT at MOSFET dito.

Mga aplikasyon ng IGBT:

Pangunahing ginagamit ang IGBT sa mga application na nauugnay sa Power. Ang pamantayang kapangyarihan BJT's ay may napakabagal na mga katangian ng pagtugon samantalang ang MOSFET ay angkop para sa mabilis na paglipat ng application, ngunit ang MOSFET ay isang mamahaling pagpipilian kung saan kinakailangan ang mas mataas na kasalukuyang rating. Ang IGBT ay angkop para sa pagpapalit ng mga power BJT at Power MOSFETs.

Gayundin, nag- aalok ang IGBT ng mas mababang pagtutol na 'ON' kumpara sa BJTs at dahil sa pag-aari na ito ang IGBT ay mahusay sa thermal sa application na may kaugnayan sa mataas na lakas.

Ang mga aplikasyon ng IGBT ay malawak sa larangan ng electronics. Dahil sa mababang resistensya, Napakataas ng kasalukuyang rating, mataas na bilis ng paglipat, zero gate drive, IGBTs ay ginagamit sa High power motor control, Inverters, switch mode power supply na may mga dalas ng lugar na nagko-convert.

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang pangunahing application ng paglipat gamit ang IGBT. Ang RL, ay isang resistive load na konektado sa emitter ng IGBT sa lupa. Ang pagkakaiba-iba ng boltahe sa kabuuan ng pagkarga ay tinukoy bilang VRL. Ang karga ay maaaring maging inductive din. At sa kanang bahagi isang iba't ibang circuit ang ipinakita. Ang pagkarga ay konektado sa buong kolektor kung saan bilang isang kasalukuyang proteksyon Ang Resistor ay konektado sa buong emitter. Ang kasalukuyang daloy mula sa kolektor patungo sa emitter sa parehong mga kaso.

Sa kaso ng BJT kailangan nating magbigay ng patuloy na kasalukuyang sa buong base ng BJT. Ngunit sa kaso ng IGBT, kapareho ng tulad ng MOSFET kailangan nating magbigay ng pare-pareho na boltahe sa pintuan at ang saturation ay pinananatili sa pare-pareho na estado.

Sa kaliwang kaso, ang pagkakaiba-iba ng boltahe, VIN na kung saan ay ang potensyal na pagkakaiba ng Input (gate) na may Ground / VSS, kinokontrol ang kasalukuyang output na dumadaloy mula sa kolektor sa emitter. Ang pagkakaiba-iba ng boltahe sa pagitan ng VCC at GND ay halos pareho sa buong karga.

Sa kanang bahagi ng circuit, ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng pagkarga ay nakasalalay sa boltahe na hinati ng halaga ng RS.

I _RL2 = V _IN / R _S

Ang Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) ay maaaring ilipat ' ON ' at ' OFF ' sa pamamagitan ng pag-aktibo ng gate. Kung gagawing mas positibo ang gate sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe sa gate, pinapanatili ng emitter ng IGBT ang IGBT sa " ON " nitong estado at kung gagawin nating negatibo ang gate o zero push ang IGBT ay mananatili sa " OFF " na estado. Ito ay katulad ng tulad ng paglipat ng BJT at MOSFET.

IGBT IV Curve at Transfer Characteristics

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang mga katangian ng IV depende sa iba't ibang boltahe ng gate o Vge. Ang X axis ay nagsasaad ng boltahe ng emitor ng kolektor o Vce at ang axis ng Y ay nagsasaad ng kasalukuyang kolektor. Sa panahon ng off state, ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng kolektor at ang boltahe ng gate ay zero. Kapag binago namin ang Vge o ang boltahe ng gate ang aparato ay pumupunta sa aktibong rehiyon. Ang matatag at tuluy-tuloy na boltahe sa gate ay nagbibigay ng tuloy-tuloy at matatag na kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng kolektor. Ang pagtaas ng Vge ay proporsyonal na pagtaas ng kasalukuyang kolektor, Vge3> Vge2> Vge3. Ang BV ay ang breakdown voltage ng IGBT.

Ang curve na ito ay halos magkapareho sa IV transfer curve ng BJT, ngunit dito ipinakita ang Vge dahil ang IGBT ay isang aparato na kinokontrol ng boltahe.

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang katangian ng Paglipat ng IGBT. Ito ay halos magkapareho sa PMOSFET. Ang IGBT ay pupunta sa estado na " ON " pagkatapos ng Vge ay mas malaki kaysa sa halaga ng threshold depende sa detalye ng IGBT.

Narito ang isang talahanayan ng paghahambing na magbibigay sa amin ng isang patas na larawan tungkol sa pagkakaiba sa pagitan ng IGBT sa POWER BJT's at Power MOSFETs.

Mga Katangian ng Device	IGBT	Power MOSFET	POWER BJT
Rating ng Boltahe
Kasalukuyang Rating
Input na Device
Input impedance
Output Impedance
Bilis ng Paglipat
Gastos

Sa susunod na video, makikita natin ang switching circuit ng IGBT transistor.