IGBT apzīmē Izolēti vārti-bipolāri-tranzistori , jaudas pusvadītājs, kurā ietilpst MOSFET funkcijas liela ātruma, no sprieguma atkarīga vārtu pārslēgšana un minimālās ON pretestības (zema piesātinājuma sprieguma) īpašības BJT .
1. attēlā parādīta IGBT ekvivalenta shēma, kur bipolārs tranzistors darbojas ar MOS vārtu arhitektu, savukārt līdzīgā IGBT shēma faktiski ir MOS tranzistora un bipolārā tranzistora maisījums.
IGBT, kas sola ātru pārslēgšanās ātrumu kopā ar minimāliem piesātinājuma sprieguma raksturlielumiem, tiek izmantoti plašā diapazonā, sākot no komerciāliem lietojumiem, piemēram, saules enerģijas izmantošanas blokos un nepārtrauktās barošanas blokos (UPS), līdz patērētāju elektroniskajiem laukiem, piemēram, temperatūras kontrolei indukcijas sildītāju plīts virsmas , gaisa kondicionēšanas iekārtas PFC, invertori un digitālo fotokameru stroboskopi.
Zemāk redzamais 2. attēls parāda novērtējumu starp IGBT, bipolāriem tranzistoriem un MOSFET iekšējiem izkārtojumiem un atribūtiem. IGBT pamatsistēma ir tāda pati kā MOSFET, kurai kanalizācijas (kolektora) sadaļā ir ievietots p + slānis, kā arī papildu pn savienojums.
Tādēļ, kad mazākuma nesējus (caurumus) mēdz ievietot caur p + slāni uz n-slāni ar vadītspējas modulāciju, n-slāņa pretestība dramatiski samazinās.
Līdz ar to IGBT nodrošina samazinātu piesātinājuma spriegums (mazāka ON pretestība) salīdzinājumā ar MOSFET, ja tiek galā ar milzīgu strāvu, tādējādi nodrošinot minimālus vadīšanas zudumus.
Ņemot to vērā, ņemot vērā to, ka urbumu izejas plūsmas ceļam mazākuma nesēju uzkrāšanās izslēgšanās periodos ir aizliegta īpašās IGBT konstrukcijas dēļ.
Šī situācija rada parādību, kas pazīstama kā astes strāva , kur izslēgšana tiek palēnināta. Attīstoties astes strāvai, pārslēgšanās periods aizkavējas un kavējas, vairāk nekā MOSFET, kā rezultātā palielinās pārslēgšanās laika zudumi IGBT izslēgšanās periodos.
Absolūtais maksimālais vērtējums
Absolūtās maksimālās specifikācijas ir vērtības, kas noteiktas, lai garantētu drošu un pareizu IGBT lietošanu.
Šādu norādīto absolūto maksimālo vērtību šķērsošana pat īslaicīgi var izraisīt ierīces bojāšanos vai sabojāšanos, tāpēc, lūdzu, pārliecinieties, vai strādājat ar IGBT maksimāli pieļaujamo vērtējumu robežās, kā ieteikts turpmāk.
Lietojumprogrammas ieskats
Pat ja ieteicamie lietošanas parametri, piemēram, darba temperatūra / strāva / spriegums utt., Tiek uzturēti absolūtās maksimālās robežās, ja IGBT bieži tiek pakļauta pārmērīgai slodzei (ārkārtēja temperatūra, liela strāva / sprieguma padeve, ārkārtējas temperatūras svārstības utt.), ierīces izturība var tikt nopietni ietekmēta.
Elektriskās īpašības
Šie dati informē mūs par dažādām terminoloģijām un parametriem, kas saistīti ar IGBT, kurus parasti izmanto, lai detalizēti izskaidrotu un izprastu IGBT darbību.
Kolektora strāva, Kolektora izkliede : 3. attēlā parādīta IGBT RBN40H125S1FPQ kolektora izkliedes temperatūras viļņu forma. Maksimālā pieļaujamā kolektora izkliedēšana tiek parādīta dažādām temperatūrām.
Zemāk parādītā formula kļūst piemērojama situācijās, kad apkārtējā temperatūra TC = 25 grādi pēc Celsija vai vairāk.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
Apstākļos, kad apkārtējā temperatūra TC ir = 25 ℃ vai zemāka, IGBT kolektora izkliedi pielieto saskaņā ar to absolūto maksimālo vērtējumu.
IGBT kolektora strāvas aprēķināšanas formula ir šāda:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (sat)
Tomēr iepriekš minētā ir vispārīgā formula, tas ir vienkārši ierīces temperatūras atkarīgs aprēķins.
IGBT kolektora strāvu nosaka to kolektora / izstarotāja piesātinājuma spriegums VCE (sat), kā arī atkarībā no to pašreizējiem un temperatūras apstākļiem.
Turklāt IGBT kolektora strāvu (maksimumu) nosaka strāvas daudzums, ko tas spēj apstrādāt, kas savukārt ir atkarīgs no tā uzstādīšanas veida un tā uzticamības.
Šī iemesla dēļ lietotājiem ieteicams nekad nepārsniegt maksimāli pieļaujamo IGBT ierobežojumu, tos lietojot noteiktā shēmas lietojumprogrammā.
No otras puses, pat ja kolektora strāva var būt zemāka par ierīces maksimālo vērtējumu, to var ierobežot ierīces savienojuma temperatūra vai drošas darbības zona.
Tāpēc, ieviešot IGBT, noteikti ņemiet vērā šos scenārijus. Gan parametrus, gan kolektora strāvu, gan kolektora izkliedi parasti apzīmē kā ierīces maksimālos vērtējumus.
Droša darbības zona
The IGBT SOA sastāv no uz priekšu novirzīta SOA un pretēja aizsprieduma SOA, tomēr, tā kā konkrētais vērtību diapazons varētu atšķirties atbilstoši ierīču specifikācijām, lietotājiem ieteicams datu lapā pārbaudīt faktus, kas ir līdzvērtīgi. 5. attēlā parādīta IGBT RBN50H65T1FPQ priekšējās novirzes drošas darbības zona (FBSOA). SOA ir sadalīts 4 reģionos atkarībā no konkrētiem ierobežojumiem, kā norādīts zemāk: 6. attēlā parādīta IGBT RBN50H65T1FPQ reversās novirzes drošas darbības zona (RBSOA). Šis īpašais raksturlielums darbojas saskaņā ar bipolārā tranzistora reverso slīpumu SOA. Ikreiz, kad pret vārtiem un IGBT izstarotāju induktīvās slodzes izslēgšanās laikā tiek piegādāts pretējs slīpums, kas neietver novirzi, mēs atklājam, ka IGBT kolektoram-izstarotājam tiek piegādāts augsts spriegums. Vienlaikus liela strāva pastāvīgi pārvietojas atlikušās cauruma rezultātā. Tas nozīmē, ka šajā darbībā nevar izmantot priekšējo slīpo SOA, savukārt var izmantot reverso slīpi SOA. Reversā slīpuma SOA ir sadalīta 2 ierobežotās zonās, kā paskaidrots turpmākajos punktos, galu galā apgabals tiek izveidots, apstiprinot IGBT reālās darbības procedūras. Tādējādi izstrādājot IGBT balstītu shēmu , jānodrošina, lai izkliede un citi veiktspējas jautājumi atbilstu ieteicamajām robežām, kā arī jārūpējas par īpašajām īpašībām un ķēžu sadalījuma konstantēm, kas attiecas uz bojājuma pielaidi. Piemēram, pretējā slīpuma SOA temperatūras raksturlielums pazeminās ekstremālās temperatūrās, un VCE / IC darbības lokalizācija mainās saskaņā ar IGBT vārtu pretestību Rg un vārtu spriegumu VGE. Tāpēc ir svarīgi noteikt Rg un VGE parametrus attiecībā uz darba ekosistēmu un zemāko vārtu pretestības vērtību izslēgšanās periodos. Turklāt īslaicīga ķēde varētu būt noderīga, lai kontrolētu dv / dt VCE. 7. attēlā parādīti IGBT RBN40H125S1FPQ izejas raksturlielumi. Attēlā attēlots kolektora-izstarotāja spriegums, kamēr kolektora strāva iet nejaušas vārtu sprieguma situācijā. Kolektora-izstarotāja spriegums, kas ietekmē pašreizējo apstrādes efektivitāti un zudumus ieslēgšanas stāvoklī, mainās atkarībā no vārtu sprieguma un ķermeņa temperatūras. Izstrādājot IGBT draivera shēmu, ir jāņem vērā visi šie parametri. Strāva iet uz augšu ikreiz, kad VCE sasniedz vērtības no 0,7 līdz 0,8 V, lai gan tas notiek PN kolektora-izstarotāja PN krustojuma priekšējā sprieguma dēļ. 8. attēlā parādīts IGBt RBN40H125S1FPQ kolektora-izstarotāja piesātinājuma sprieguma un vārtu sprieguma raksturojums. Būtībā VCE (sat) sāk samazināties, palielinoties vārtu-izstarotāju spriegumam VGE, lai gan izmaiņas ir nominālās, kamēr VGE = 15 V vai augstākas. Tāpēc, ja vien iespējams, ieteicams strādāt ar vārtu / izstarotāju spriegumu VGE, kas ir aptuveni 15 V. 9. attēlā parādīti IGBT RBN40H125S1FPQ kolektora strāvas un vārtu sprieguma raksturlielumi. IC / VGE raksturlielumi ir balstīti uz temperatūras izmaiņām, tomēr zema vārtu sprieguma reģions virzienā uz krustošanās punktu mēdz būt negatīvs temperatūras koeficients, savukārt augsta vārtu sprieguma reģions apzīmē pozitīvus temperatūras koeficientus. Ņemot vērā to, ka IGBT jaudas darbības laikā radīs siltumu, ir izdevīgāk pievērst uzmanību pozitīvajam temperatūras koeficienta apgabalam, it īpaši kad ierīces darbojas paralēli . The ieteicamais vārtu sprieguma stāvoklis, izmantojot VGE = 15V piemīt pozitīvas temperatūras īpašības. 10. un 11. attēlā parādīts, kā kolektora-izstarotāja piesātinājuma sprieguma veiktspēja kopā ar vārtu sliekšņa spriegumu Sakarā ar to, ka kolektora-izstarotāja piesātinājuma spriegumam ir pozitīvi temperatūras koeficienta raksturlielumi, strāvai nav viegli iziet, kamēr IGBT darbība izkliedē lielu temperatūras daudzumu, kas kļūst atbildīgs par efektīvās strāvas bloķēšanu paralēlas IGBT darbības laikā. Gluži pretēji, vārtu-izstarotāju sliekšņa sprieguma darbība ir atkarīga no negatīvām temperatūras īpašībām. Augstas siltuma izkliedes laikā sliekšņa spriegums samazinās uz leju, izraisot lielāku ierīces nepareizas darbības iespēju kas rodas trokšņa radīšanas rezultātā. Tāpēc uzmanīga pārbaude, kas vērsta uz iepriekšminētajām īpašībām, var būt izšķiroša. Uzlādes raksturojums: 12. attēlā parādīti bremžu IGBT ierīces vārtu uzlādes raksturlielumi. IGBT vārtu raksturlielumi būtībā atbilst tiem pašiem principiem, ko piemēro enerģijas MOSFET, un nodrošina kā mainīgos, kas izlemj ierīces diska strāvu un diska izkliedi. 13. attēlā parādīta raksturīgā līkne, kas sadalīta periodos no 1. līdz 3.. 1. periods: vārtu spriegums tiek paaugstināts līdz sliekšņa spriegumam, kur strāva tikai sāk plūst. Sekcija, kas paceļas no VGE = 0V, ir daļa, kas atbild par vārtu-izstarotāju kapacitātes Cge uzlādi. 2. periods: Kamēr notiek pāreja no aktīvā reģiona uz piesātinājuma reģionu, kolektora-izstarotāja spriegums sāk mainīties un vārtu-kolektora kapacitāte Cgc tiek uzlādēta. Šis konkrētais periods nāk ar ievērojamu kapacitātes pieaugumu spoguļa efekta dēļ, kura dēļ VGE kļūst nemainīga. No otras puses, kamēr IGBT ir pilnībā ON stāvoklī, sprieguma izmaiņas kolektora-izstarotāja (VCE) un spoguļa efekts izzūd. 3. periods: Šajā konkrētajā periodā IGBT nonāk pilnīgi piesātinātā stāvoklī, un VCE nerāda izmaiņas. Tagad vārtu-izstarotāju spriegums VGE laika gaitā sāk palielināties. IGBT vārtu piedziņas strāva ir atkarīga no iekšējo vārtu sērijas pretestības Rg, vadītāja ķēdes signāla avota pretestības Rs, rg elementa, kas ir ierīces iekšējā pretestība, un piedziņas sprieguma VGE (ON). Vārtu piedziņas strāva tiek aprēķināta, izmantojot šādu formulu. Paturot prātā iepriekš minēto, ir jāizveido IGBT draivera izejas ķēde, nodrošinot pašreizējo piedziņas potenciālu, kas ir vienāds vai lielāks par IG (maksimums). Parasti maksimālā strāva ir mazāka par vērtību, kas noteikta, izmantojot formulu, draivera ķēdē iesaistītās kavēšanās un vārtu strāvas dIG / dt pieauguma aizkavēšanās dēļ. Tas var notikt tādu aspektu dēļ kā elektroinstalācijas induktivitāte no piedziņas ķēdes līdz IGBT ierīces vārtu savienojuma punktam. Turklāt katra ieslēgšanas un izslēgšanas pārslēgšanās īpašības var būt ļoti atkarīgas no Rg. Tas galu galā var ietekmēt pārslēgšanās laiku un pārslēgšanās deficītu. Ir ļoti svarīgi izvēlēties piemērotu Rg attiecībā uz izmantotajām ierīces īpašībām. Zaudējumus, kas rodas IGBT draiveru ķēdē, var attēlot, izmantojot tālāk sniegto formulu, ja visus zaudējumus, kas radušies no vadītāja shēmas, absorbē iepriekš apspriestie pretestības koeficienti. ( f norāda pārslēgšanās frekvenci). P (piedziņas zudums) = VGE (ieslēgts) × Qg × f Ņemot vērā, ka IGBT ir komutācijas sastāvdaļa, tā ieslēgšana, izslēgšanas ātrums ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē tā darbības efektivitāti (zaudējumus). 16. attēlā parādīta shēma, kuru var izmantot IGBT induktivitātes slodzes pārslēgšanas mērīšanai. Tā kā diodes skava ir piesaistīta paralēli induktīvajai slodzei L, IGBT ieslēgšanās aizkavēšanos (vai ieslēgšanās zudumu) parasti nomāc diodes atkopšanas laika raksturlielumi. IGBT pārslēgšanās laiku, kā parādīts 17. attēlā, var iedalīt 4 mērījumu periodos. Tā kā laiks krasi mainās katram periodam attiecībā uz Tj, IC, VCE, VGE un Rg situācijām, šo periodu novērtē ar šādiem nosacījumiem. Atšķirībā no jaudas MOSFET, IGBT nav iesaistīts parazītu diode . Tā rezultātā induktivitātes lādiņu kontrolei motoros un identiskos lietojumos tiek izmantota integrēta IGBT, kas aprīkota ar iepriekš instalētu ātrās atkopšanas diode (FRD) mikroshēmu. Šāda veida iekārtās gan IGBT, gan iepriekš instalētās diodes darba efektivitāte būtiski ietekmē iekārtas darba efektivitāti un trokšņu traucējumu radīšanu. Turklāt reversās reģenerācijas un sprieguma īpašības uz priekšu ir izšķiroši parametri, kas saistīti ar iebūvēto diode. Koncentrētie mazākuma nesēji tiek izvadīti pārslēgšanās stāvoklī tieši tad, kad uz priekšu strāva iet caur diode, līdz tiek sasniegts pretējā elementa stāvoklis. Laiks, kas vajadzīgs šo minoritāšu pārvadātāju pilnīgai atbrīvošanai, tiek dēvēts par reverso atkopšanas laiku (trr). Šajā laikā iesaistītā darbības strāva tiek saukta par reversās atjaunošanas strāvu (Irr), un abu šo intervālu integrālā vērtība ir pazīstama kā apgrieztā atkopšanas maksa (Qrr). Qrr = 1/2 (Irr x trr) Ņemot vērā, ka trr laika periods ir līdzvērtīgi īss, tas rada milzīgus zaudējumus. Turklāt tas ierobežo frekvenci visā komutācijas procesā. Ātrs trr un samazināts Irr (Qrris mazs) kopumā tiek uzskatīts par optimālu. Šīs īpašības ir lielā mērā atkarīgas no IGBT virziena uz priekšu novirzes strāvas IF, diF / dt un savienojuma temperatūras Tj. No otras puses, ja trr kļūst ātrāks, di / dt rezultātā visā atkopšanas periodā ir straujāk, kā tas notiek ar atbilstošo kolektora-izstarotāja spriegumu dv / dt, kas palielina tieksmi uz trokšņa radīšanu. Tālāk ir sniegti piemēri, kas sniedz veidus, kā novērst trokšņa radīšanu. Reversās atgūšanas īpašība ievērojami paļaujas uz ierīces sprieguma / strāvas pielaides spēju. Šo funkciju varētu uzlabot, izmantojot dzīves ilguma pārvaldību, dūšīgu metāla difūziju un dažādas citas metodes. 19. attēlā parādīti standarta IGBT iebūvētā diode izejas raksturlielumi. Diodes spriegums uz priekšu VF apzīmē samazinātu spriegumu, kas rodas, kad strāva IF caur diodi darbojas diodes virziena sprieguma krituma virzienā. Tā kā šī īpašība var izraisīt jaudas zudumu aizmugurējās EMF ģenerēšanas laikā (brīvriteņu diode) motoros vai induktīvās lietojumprogrammās, ieteicams izvēlēties mazāku VF. Turklāt, kā parādīts 19. attēlā, pozitīvos un negatīvos temperatūras koeficienta raksturlielumus nosaka diodes priekšējās strāvas lielums IF. 20. attēlā attēloti IGBT pretestības raksturlielumi pret termiskiem pārejas periodiem un integrēto diodi. Šo raksturlielumu izmanto, lai noteiktu IGBT krustojuma temperatūru Tj. Pulsa platums (PW), kas parādīts virs horizontālās ass, apzīmē pārslēgšanās laiku, kas nosaka vienreizējo impulsu un atkārtotu darbību rezultātus. Piemēram, PW = 1 ms un D = 0,2 (darba cikls = 20%) nozīmē, ka atkārtošanās frekvence ir 200 Hz, jo atkārtošanās periods ir T = 5 ms. Ja mēs iedomājamies PW = 1ms un D = 0,2 un izkliedes jaudu Pd = 60W, IGBT krustojuma temperatūras ΔTj pieaugumu iespējams noteikt šādā veidā: Lietojumprogrammām, kurām nepieciešamas pārmontētas IGBT komutācijas ķēdes, piemēram, invertori, īssavienojuma (pārslodzes) aizsardzības ķēde kļūst obligāta, lai izturētu un pasargātu no bojājumiem laikā, kamēr IGBT vārtu spriegums tiek izslēgts, pat ja vienībā ir vienības izejas īssavienojums. . 21. un 22. attēlā parādīts IGBT RBN40H125S1FPQ īssavienojuma gultņa laiks un īssavienojuma strāvas apstrādes jauda. Šis īssavienojums, kas iztur IGBT jaudu, parasti tiek izteikts attiecībā uz laiku tSC. Šī izturība tiek noteikta galvenokārt, pamatojoties uz IGBT vārtu-izstarotāju spriegumu, ķermeņa temperatūru un barošanas spriegumu. Tas būtu jāņem vērā, izstrādājot kritisko H-tilta IGBT ķēdes dizainu. Turklāt pārliecinieties, vai esat izvēlējies optimāli novērtētu IGBT ierīci, ņemot vērā šādus parametrus. Turklāt brīdī, kad īssavienojums vai pārslodzes aizsardzības ķēde uztver īssavienojuma strāvu un izslēdz vārtu spriegumu, īssavienojuma strāva faktiski ir neticami liela nekā IGBT standarta darbības strāvas lielums. Izslēgšanas procesā ar šo ievērojamo strāvu, izmantojot standarta vārtu pretestību Rg, tas var izraisīt liela sprieguma attīstību, pārsniedzot IGBT vērtējumu. Šī iemesla dēļ jums atbilstoši jāizvēlas IGBT vārtu pretestība, kas piemērota īssavienojuma apstākļu novēršanai, kam vismaz 10 reizes lielāka par parasto vārtu pretestības vērtību (tomēr jāpaliek uz priekšu slīpo SOA vērtību). Tas ir paredzēts, lai neitralizētu IGBT kolektora-izstarotāja LED sprieguma ģenerēšanu periodos, kad tiek pārtraukta īssavienojuma strāva. Turklāt īssavienojuma izturības laiks tSC var izraisīt pārsprieguma sadalījumu pār visām saistītajām ierīcēm. Jāraugās, lai nodrošinātu pietiekamu rezervi, kas vismaz 2 reizes pārsniedz standarta laika grafiku, kas vajadzīgs, lai sāktu darboties īssavienojuma aizsardzības ķēde. Absolūtais maksimālais vērtējums lielākajai daļai pusvadītāju ierīču savienojuma temperatūras Tj ir 150 ℃, bet Tjmax = 175 ℃ ir noteikts atbilstoši jaunās paaudzes ierīču prasībām, lai izturētu paaugstinātas temperatūras specifikācijas. Lai garantētu efektīvu darbību pie Tjmax = 175 ℃, daudzi standarta konsistences testa 150 ℃ temperatūras parametri tika uzlaboti un veikta operatīvā pārbaude. To sakot, testēšanas laukumi attiecas uz ierīces specifikācijām. Pārliecinieties, vai esat apstiprinājis uzticamības datus, kas saistīti ar ierīci, kuru, iespējams, lietojat, lai iegūtu papildinformāciju. Tāpat atcerieties, ka Tjmax vērtība ir ne tikai pastāvīga darba ierobežojums, bet arī regulas specifikācija, kuru nevajadzētu pārsniegt pat uz brīdi. Ieslēgšanas / izslēgšanas ieslēgšanas laikā ir stingri jāapsver drošība pret augstas temperatūras izkliedi pat īslaicīgi IGBT. Pārliecinieties, ka strādājat ar IGBT vidē, kas nekādā gadījumā nepārsniedz maksimālo sadalīšanās gadījuma temperatūru Tj = 175 ℃. Vadīšanas zudums: Strādājot induktīvo slodzi caur IGBT, radušos zaudējumus pamatā iedala vadīšanas zudumos un komutācijas zudumos. Zaudējumi, kas rodas, tiklīdz IGBT ir pilnībā ieslēgti, tiek saukti par vadīšanas zudumiem, savukārt zaudējumi, kas notiek laikā, kad IGBT pārslēdzas no ON uz OFF vai OFF uz ON, tiek dēvēti par switching loss. Sakarā ar to zaudējumi ir atkarīgi no sprieguma un strāvas ieviešanas, kā parādīts zemāk dotajā formulā, zaudējumi rodas kolektora-izstarotāja piesātinājuma sprieguma VCE (sat) ietekmē pat tad, kad ierīce vada. VCE (sat) jābūt minimālam, jo zaudējumi var izraisīt siltuma veidošanos IGBT. Pārslēgšanās zaudējumi: Tā kā IGBT zaudējumus var būt grūti novērtēt, izmantojot pārslēgšanās laiku, attiecīgajās datu lapās ir iekļautas atsauces tabulas, lai ķēdes dizaineriem palīdzētu noteikt pārslēgšanās zudumus. Zemāk 24. attēlā parādīti IGBT RBN40H125S1FPQ komutācijas zudumu raksturlielumi. Faktorus Eon un Eoff ļoti ietekmē kolektora strāva, vārtu pretestība un darba temperatūra. Eon (ieslēgšanas enerģijas zudumi) Zudumu apjoms, kas izveidojies IGBT ieslēgšanas procesā induktīvai slodzei, kopā ar atgūšanas zudumiem diodes reversās atkopšanas laikā. Eon tiek aprēķināts no brīža, kad vārtu spriegums tiek barots uz IGBT un kolektora strāva sāk virzīties, līdz brīdim, kad IGBT tiek pilnībā pārvietots ieslēgtā stāvoklī Eoff (izslēgt enerģijas zudumus Tas ir zaudējumu lielums, kas rodas izslēgšanās periodā induktīvām slodzēm, ieskaitot astes strāvu. Eoff tiek mērīts no vietas, kur vārtu strāva tiek tikko pārtraukta, un kolektora-izstarotāja spriegums sāk kāpt, līdz brīdim, kad IGBT sasniedz pilnīgu izslēgtu stāvokli. Izolēto vārtu bipolārā tranzistora (IGTB) ierīce ir trīs termināļu jaudas pusvadītāju ierīce, ko pamatā izmanto kā elektronisko slēdzi, un tā ir pazīstama arī ar iespēju nodrošināt ārkārtīgi ātru komutāciju un augstu efektivitāti jaunākās ierīcēs. Mūsdienu ierīču klāsts, piemēram, VFD (Vaiable Frequency Drives), VSF (mainīga ātruma ledusskapji), vilcieni, stereosistēmas ar komutācijas pastiprinātājiem, elektriskās automašīnas un gaisa kondicionieri, elektrības pārslēgšanai izmanto izolētus vārtu bipolārus tranzistorus. IGBT izsīkšanas režīma simbols Gadījumā, ja pastiprinātāji izmanto izolētus vārtu bipolārus tranzistorus, bieži sintezē viļņu formas, kas pēc būtības ir sarežģītas, kā arī zemas caurlaidības filtrus un impulsa platuma modulāciju, jo izolēto vārtu bipolārie tranzistori pamatā ir paredzēti, lai ieslēgtos un izslēgtos ātri un ātri. Impulsu atkārtošanās ātrumu var lepoties ar modernām ierīcēm, kas sastāv no lietojuma pārslēgšanas un atrodas ļoti ultraskaņas diapazonā, kas ir desmit reizes augstākas par augstāko audio frekvenci, ar kuru rīkojas ierīce, ja ierīces tiek izmantotas kā analogais audio pastiprinātājs. MOSFET, kas sastāv no lielas strāvas un vienkārša vārtu piedziņas raksturlielumiem, tiek kombinēti ar bipolāriem tranzistoriem, kuriem IGTB ir zema piesātinājuma sprieguma jauda. IGBT izveido vienu ierīci, apvienojot bipolāru jaudas tranzistoru, kas darbojas kā slēdzis, un izolētu vārtu FET, kas darbojas kā vadības ieeja. Izolēto vārtu bipolāro tranzistoru (IGTB) galvenokārt izmanto lietojumos, kas sastāv no vairākām ierīcēm, kas novietotas paralēli viena otrai un lielākoties spēj apstrādāt ļoti lielu strāvu, kas ir simtiem ampēru diapazonā 6000 V bloķēšanas spriegums, kas savukārt ir vienāds ar simtiem kilovatu, izmanto vidēju vai lielu jaudu, piemēram, indukcijas apkuri, pārslēgto režīmu barošanas avotus un vilces motora vadību. Liela izmēra izolētu vārtu bipolāri tranzistori. Izolēto vārtu bipolārais tranzistors (IGTB) ir jauns un nesen izveidots tā laika izgudrojums. Tika konstatēts, ka pirmās paaudzes ierīcēm, kas tika izgudrotas un laistas klajā 1980. gados un 1990. gadu pirmajos gados, ir relatīvi lēns pārslēgšanās process, un tās ir pakļautas kļūmēm dažādos režīmos, piemēram, fiksatorā (kur ierīce turpinās ieslēgties un negriezīsies izslēgts līdz brīdim, kad strāva turpina plūst caur ierīci), un sekundārais sadalījums (kur, ja ierīcei plūst liela strāva, lokalizēts tīklājs, kas atrodas ierīcē, nonāk termiskā pārbēgumā un rezultātā sadedzina ierīci). Otrās paaudzes ierīcēs tika novērots daudz uzlabojumu, un blokā bija visvairāk jaunu ierīču, trešās paaudzes ierīces tiek uzskatītas pat labākas nekā pirmās vilkšanas paaudzes ierīces. Trešās paaudzes ierīces sastāv no MOSFET ar ātruma konkurenci un izcila līmeņa toleranci un izturību. Otrās un trešās paaudzes ierīces sastāv no ārkārtīgi augsta pulsa līmeņa, kas padara tās ļoti noderīgas, lai radītu lielus jaudas impulsus dažādās jomās, piemēram, plazmas fizikā un daļiņās. Tādējādi otrās un trešās paaudzes ierīces ir aizstājušas galvenokārt visas vecākās ierīces, piemēram, izraisījušās dzirksteļu spraugas un tiratronus, ko izmanto šajās plazmas fizikas un daļiņu jomās. Šīs ierīces piesaista arī augstsprieguma hobiju, pateicoties to īpašībām ar augstu impulsu vērtējumu un pieejamību tirgū par zemām cenām. Tas ļauj hobijam kontrolēt milzīgu enerģijas daudzumu, lai darbinātu tādas ierīces kā spoles un Tesla spoles. Izolēti vārtu bipolāri tranzistori ir pieejami par pieņemamu cenu diapazonu un tādējādi darbojas kā svarīgs līdzeklis hibrīdautomobiļiem un elektriskajiem transportlīdzekļiem. Pieklājība: Renesas Pārsūtīt drošu darbības zonu
Reversās novirzes drošas darbības zona
Statiskās īpašības
IGBT ir atkarīgas no temperatūras.
Vārtu kapacitātes raksturojums
Darba procedūras, kas saistītas ar katru periodu, ir paskaidrotas turpmāk.
Kā noteikt vārtu piedziņas strāvu
IG (maksimums) = VGE (ieslēgts) / Rg + Rs + rg 
Braukšanas zaudējumu aprēķins
Pārslēgšanās raksturlielumi
Pārslēgšanās laiks
Iebūvēto diodu raksturojums
Iebūvētās diodes reversās atkopšanas īpašības
Iebūvēto diodes priekšējā sprieguma raksturlielumi
Termiskās pretestības raksturojums
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2 Slodzes īssavienojuma raksturojums
Maksimālā savienojuma temperatūra Tjmax 175 ℃
.
3. tabulā parādīts labs IGBT RBN40H125S1FPQ testa apstākļu piemērs, kas paredzēts izturēt 175 ℃, darbojoties augstā temperatūrā.
IGBT zaudējumi
Zaudējums (P) = spriegums (V) × strāva (I)
Ieslēgšanās zudums: P (ieslēgt) = VCE (sat) × IC 
Kopsavilkums
IGBT augstas strāvas lietojumiem
IGBT ir BJT un Mosfet kombinācija
IGBT ir vismodernākie tranzistori
Jaunie Mosfets konkurē ar IGBT
Pāri: Kā no augļu tējas pagatavot sensibilizētu saules šūnu vai saules šūnu Nākamais: Vienkāršs H-Bridge MOSFET draiveru modulis invertoriem un motoriem
