IGBT 및 그 기능은 무엇입니까?

소개

전기전자 분야에서는 절연격자 양극트랜지스터 (IGBT) 가 중요한 역할을 한다.금속산화물 반도체장 효과 트랜지스터(MOSFET)와 양극결정체관(BJT)의 장점을 결합했다.이 문서는 IGBT 및 다양한 응용 프로그램에서의 기본 기능을 포괄적으로 이해하기 위해 고안되었습니다.

IGBT 란 무엇입니까?

IGBT는 절연 격자 양극 트랜지스터를 나타냅니다.BJT의 저포화 전압과 MOSFET의 높은 입력 임피던스와 스위치 속도를 결합한 3단 반도체 부품이다.IGBT는 MOSFET 입력 레벨을 BJT 출력 레벨의 상단에 배치하여 구성됩니다.이 독특한 구성 요소 조합은 고전압과 높은 전류 수준을 처리 할 수있는 장치를 생성합니다.

구조 및 작동 방식

IGBT의 도통 상태에서 양전압이 게이트 끝에 가해지면 P 베이스 영역에 영향을 주는 전장이 발생합니다.이 전장은 소수의 캐리어 (이 경우 빈 구멍) 를 P 기극에서 N 드리프트 구역으로 주입한다.그 결과 N 드리프트 영역에 전도도가 형성되어 전류가 집전극과 발사극 사이에서 흐를 수 있게 되었다.

전도 도랑의 형성은 P기극 영역에 대한 전장의 변조로 인해 발생한 것이다.전장은 P 기극과 N 드리프트 구역 사이의 소진 구역의 폭을 줄여 주입된 빈 구멍이 N 드리프트 구역에 도달할 수 있도록 했다.이 과정을 전도율 변조 효과라고 한다.

전도도 변조 효과는 IGBT가 기존 MOSFET에 비해 뛰어난 장점입니다.IGBT는 과도한 전압 강하 없이 높은 전류 밀도를 처리할 수 있습니다.결과적으로 IGBT는 더 높은 전력 레벨에서 작동하면서 BJT와 유사한 저포화 전압 특성을 유지할 수 있습니다.

IGBT가 꺼진 상태에서 격자선 전압은 0 또는 음수로 설정됩니다.이로 인해 소진 구역이 확장되어 소수의 캐리어가 N 드리프트 구역에 주입되는 것을 막았다.그 결과 전도 채널이 중단되고 IGBT는 회로 개폐 스위치로 나타나 집전극과 발사극 사이의 전류를 차단했다.

IGBT는 도통 상태와 마감 상태 사이를 빠르게 전환할 수 있는 능력을 통해 모터 제어 및 전력 변환과 같은 고주파 전환이 필요한 애플리케이션에 적용할 수 있습니다.IGBT는 MOSFET와 유사한 높은 입력 임피던스와 빠른 스위치 속도의 장점과 함께 BJT의 저포화 전압 및 전류 처리 능력을 제공한다.

결론적으로, IGBT의 구조와 작동 원리는 그리드 전압에서 발생하는 전장을 통해 P 기극 영역을 변조하는 것과 관련된다.이 변조를 통해 IGBT는 도통 상태에서 저저항 스위치로, 꺼진 상태에서 분리 스위치로 사용할 수 있습니다.전도도 변조 효과는 IGBT가 높은 전류를 처리하는 동시에 저전압 강하를 유지하여 전력 전자 응용의 핵심 부품이 될 수 있도록 한다.

IGBT의 기능

전력 스위치: IGBT의 주요 기능 중 하나는 다양한 응용 프로그램에서 전력 스위치를 수행하는 것입니다.높은 전압과 높은 전류를 처리할 수 있으며 모터 구동, 재생 가능 에너지 시스템 및 고출력 산업 장비와 같은 시스템의 전력 흐름을 제어하는 데 적합합니다.

확대: IGBT는 오디오 및 무선 주파수(RF) 응용 프로그램에서도 증폭기로 사용할 수 있습니다.IGBT는 울타리 끝에 작은 신호를 가하여 스피커를 구동하거나 신호를 장거리 전송할 수 있도록 더 높은 전력 레벨로 확대할 수 있습니다.

PWM(펄스폭 변조): IGBT는 PWM 기술에 널리 사용되어 부하로 전달되는 평균 전력을 제어합니다.빠른 스위치 IGBT를 통해 점유 비율을 조정하여 출력 출력을 조절할 수 있습니다.PWM은 일반적으로 모터 제어, UPS(무정전 전원 공급 장치) 및 속도 조절 드라이브에 사용됩니다.

전압 및 전류 조정: IGBT는 높은 전압 및 높은 전류 수준을 처리하는 능력을 갖추고 있으며 전력 시스템의 전압 및 전류 조정에 매우 중요합니다.이들은 안정적인 전압 수준을 유지하고 과부하를 방지하며 민감한 부품을 손상으로부터 보호하는 데 도움이 됩니다.

참조:글로벌 IGBT 부족 (https://www.nevsemi.com/blog/global-igbt-shortage-cause-future-outlook)

결론

결론적으로, 절연 게이트 양극 트랜지스터 (IGBT) 는 고전압과 고전류를 처리하는 능력을 가지고 있으며, 전력 전자의 핵심 부품이다.OSFET 및 BJT 특성의 고유한 조합은 광범위한 응용 프로그램에서 효율적인 전력 스위치, 증폭, PWM 제어 및 전압/전류 조절을 가능하게 합니다.IGBT의 기능과 작동을 이해하는 것은 전기 전자 분야의 엔지니어와 기술자에게 매우 중요합니다.