Igbt

IGBT är en kort form av Isolerad grind bipolär transistor, en kombination av bipolär kopplingstransistor (BJT) och metalloxidfälteffekttransistor (MOS-FET). Det är en halvledarenhet som används för att byta relaterade applikationer.

Eftersom IGBT är en kombination av MOSFET och Transistor har den fördelar med både transistorerna och MOSFET. MOSFET har fördelar med hög omkopplingshastighet med hög impedans och på andra sidan har BJT fördel med hög förstärkning och låg mättnadsspänning, båda finns i IGBT-transistor. IGBT är en spänningsstyrd halvledare som möjliggör stora kollektors emitterströmmar med nästan nollgrindströmsdrift.

Som diskuterat har IGBT fördelarna med både MOSFET och BJT, IGBT har isolerad grind samma som typiska MOSFET och samma utdataöverföringsegenskaper. Även om BJT är strömstyrd enhet men för IGBT beror kontrollen på MOSFET, så det är spänningsstyrd enhet, motsvarande standard MOSFET.

IGBT-ekvivalent krets och symbol

I bilden ovan visas motsvarande krets för IGBT. Det är samma kretsstruktur som används i Darlington Transistor där två transistorer är anslutna exakt på samma sätt. Som vi kan se ovanstående bild kombinerar IGBT två enheter, N-kanal MOSFET och PNP-transistor. N-kanalen MOSFET driver PNP-transistorn. En vanlig BJT-utgång inkluderar Collector, Emitter, Base och en standard MOSFET-pin-out inkluderar Gate, Drain och Source. Men när det gäller IGBT-transistorstift är det porten som kommer från N-kanal MOSFET och samlare och sändare kommer från PNP-transistorn.

I PNP-transistorn är kollektor och sändare ledningsväg och när IGBT slås på leds den och bär strömmen genom den. Denna väg styrs av N-kanalen MOSFET.

I fallet med BJT beräknar vi vinsten som betecknas som Beta (

I bilden ovan visas symbolen för IGBT. Som vi kan se inkluderar symbolen Transistors kollektoremitterdel och MOSFETs portdel. De tre terminalerna visas som Gate, collector och Emitter.

När du är i ledande läge eller kopplat till " ON " -läget flödar strömmen från kollektor till emitter. Samma sak händer för BJT-transistorn. Men i fallet med IGBT finns Gate istället för bas. Skillnaden mellan Gate to Emitter-spänning kallas Vge och spänningsskillnaden mellan kollektor till emitter kallas Vce.

Den emitterström (le) är nästan samma som kollektorströmmen (Ic), Ie = Ic. Eftersom strömflödet är relativt detsamma i både kollektor och emitter, är Vce mycket låg.

Läs mer om BJT och MOSFET här.

Tillämpningar av IGBT:

IGBT används främst i kraftrelaterade applikationer. Standardeffekt-BJT har mycket långsamma svarsegenskaper medan MOSFET är lämpligt för snabbkopplingsapplikation, men MOSFET är ett dyrt val där högre strömklassificering krävs. IGBT är lämplig för att ersätta kraft-BJT och Power MOSFET.

Dessutom erbjuder IGBT lägre "ON" -motstånd jämfört med BJT och på grund av denna egenskap är IGBT värmeeffektiv i applikationer med hög effekt.

IGBT-applikationer är stora inom elektronikområdet. På grund av lågt motstånd, mycket hög strömklassificering, hög omkopplingshastighet, nollportdrift, IGBT används i motorstyrning med hög effekt, växelriktare, strömförsörjning med omkopplingsläge med högfrekventa omvandlingsområden.

I bilden ovan visas grundläggande växlingsapplikation med IGBT. Den RL är en resistiv belastning ansluten över IGBT emitter till jord. Spänningsskillnaden över belastningen betecknas som VRL. Lasten kan också vara induktiv. Och på höger sida visas en annan krets. Lasten är ansluten över kollektorn där motståndet är anslutet över emittern som ett strömskydd. Strömmen kommer att strömma från samlare till sändare i båda fallen.

I fall av BJT måste vi leverera konstant ström över BJT-basen. Men i fallet med IGBT, samma som MOSFET, måste vi tillhandahålla konstant spänning över grinden och mättnaden bibehålls i konstant tillstånd.

I det vänstra fallet styr spänningsskillnaden, VIN, som är potentialskillnaden för ingången (grinden) med marken / VSS, utströmmen som strömmar från kollektorn till sändaren. Spänningsskillnaden mellan VCC och GND är nästan densamma över belastningen.

På den högra kretsen beror strömmen genom lasten på spänningen dividerad med RS- värdet.

I _RL2 = V _IN / R _S

Den isolerade bipolära transistorn (IGBT) kan kopplas till '' PÅ '' och '' AV '' genom att aktivera grinden. Om vi ​​gör grinden mer positiv genom att applicera spänning över grinden, håller IGBT: s sändare IGBT i " ON " -läge och om vi gör grinden negativ eller noll tryck förblir IGBT i " OFF " -läge. Det är samma som BJT och MOSFET-omkoppling.

IGBT IV-kurva- och överföringsegenskaper

I bilden ovan visas IV-egenskaper beroende på den olika grindspänningen eller Vge. Den X-axeln betecknar kollektor-emitter-spänning eller Vce och Y axeln betecknar kollektorströmmen. Under av-läget är strömmen som strömmar genom kollektorn och grindspänningen noll. När vi byter Vge eller grindspänning går enheten in i det aktiva området. Stabil och kontinuerlig spänning över grinden ger kontinuerligt och stabilt strömflöde genom kollektorn. Ökning av Vge ökar proportionellt kollektorströmmen, Vge3> Vge2> Vge3. BV är nedbrytningsspänningen för IGBT.

Denna kurva är nästan identisk med BJT: s IV-överföringskurva, men här visas Vge eftersom IGBT är en spänningsstyrd enhet.

I bilden ovan visas överföringskarakteristiken för IGBT. Det är nästan identiskt med PMOSFET. IGBT går till " ON " -läget efter att Vge är större än ett tröskelvärde beroende på IGBT-specifikationen.

Här är en jämförelsetabell som ger oss en rättvis bild av skillnaden mellan IGBT med POWER BJT och Power MOSFET.

Enhetens egenskaper	IGBT	Kraft MOSFET	POWER BJT
Spänningsvärde
Nuvarande omdöme
Inmatningsapparat
Ingångsimpedans
Utgångsimpedans
Växlingshastighet
Kosta

I nästa video kommer vi att se omkopplingskretsen för IGBT-transistorn.