15.5: Резюме

Last updated
Save as PDF

Page ID: 30853

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ізольований затвор біполярний транзистор, або IGBT, можна розглядати як поєднання потужності BJT і потужності E-MOSFET. Таким чином, він поєднує низькі втрати провідності в стані BJT з відносно легкими вимогами приводу EMOSFET. IGBT доступний у двох варіантах; PT, або пробивати, і NPT, або не-пробивні типи. Тип PT включає в себе буферний шар N+у своїй конструкції, і це надає пристрою більш швидку швидкість перемикання та менші втрати на стан.

Характерні криві IGBT, як правило, перегукуються з E-MOSFET. Провідність не починається до тих пір, поки напруга затвор-емітер не перевищить порогове напруга,\(V_{GE(th)}\). Звідти вольт-амперна характеристика слідує квадратної траєкторії, а при досить високих рівнях струму її можна наблизити як пряму лінію. IGBT демонструє негативний температурний коефіцієнт транспровідності, як MOSFET, що робить його менш схильним до термічного втечі та поточних проблем. Сімейство колекторних кривих (тобто,\(V_{CE}\) проти\(I_C\)) поділяє атрибути з кривими колектора BJT та кривими стоку MOSFET. Криві перегукуються з тією ж загальною формою, починаючи з ділянки, де струм швидко зростає порівняно з напругою, а потім вирівнюючи в область постійного струму. Початкова область швидкої зміни дещо витягується, як це знаходиться в MOSFET. Також весь набір кривих зміщується позитивно приблизно на вольт, а не струм, що збільшується відразу від початку.

Загалом, IGBT пропонує більш високу напругу, струм та потужність, ніж потужність E-MOSFET, хоча він відстає у швидкості перемикання. Крім того, час перемикання для увімкненого та вимкненого стану асиметричні. Порівняно з потужністю BJT, IGBT, як правило, дорожче. Отже, силові електронні МОП-транзистори, як правило, віддають перевагу при низькому та помірному рівнях потужності, коли потрібні високі швидкості перемикання, а BJT, як правило, віддають перевагу, коли вартість є основним компонентом у більш скромних конструкціях. Таким чином, IGBT знаходять застосування в цілому ряді застосувань, включаючи інвертори живлення, джерела безперебійного живлення, індукційні нагрівачі, сонячні енергетичні системи, контролери двигунів тощо.

15.5.1: Питання щодо перегляду

1. Які переваги та недоліки IGBT порівняно з силовими BJT?

2. Які переваги та недоліки IGBT порівняно з силовими електронними МОП-транзисторами?

3. Які відмінності між NPT та PT IGBT?

4. Порівняйте просту модель IGBT з моделлю пари Sziklai.

5. Поясніть основну роботу індукційного нагрівача та те, як IGBT використовується для управління виробленням тепла.

6. Поясніть, як широтно-імпульсна модуляція може використовуватися для управління швидкістю двигуна постійного струму за допомогою IGBT.

7. Поясніть, як IGBT можна використовувати для перетворення джерела живлення постійного струму в джерело живлення змінного струму.