Что такое IGBT и его функции

Презентация

В области электроэлектроники биполярные транзисторы с изоляционной решеткой (IGBT) играют решающую роль. Он сочетает в себе преимущества полевого транзистора на МОСП (MOSFET) и биполярного кристаллического транзистора (BJT). Цель этой статьи - получить полное представление о IGBT и его основных функциях в различных приложениях.

Что такое IGBT

IGBT представляет собой биполярный транзистор с изоляционной решеткой. Это трехполюсный полупроводниковый прибор, который сочетает низкое напряжение насыщения BJT с высоким входным сопротивлением MOSFET и скоростью переключения. IGBT построен путем размещения входного уровня MOSFET в верхней части выходного уровня BJT. Эта уникальная комбинация компонентов создает устройство, способное обрабатывать высокое напряжение и высокий уровень тока.

Структура и принцип работы

В проводящем состоянии IGBT, когда положительное напряжение наносится на сеточный зажим, оно создает электрическое поле, которое влияет на область P - базы. Это электрическое поле приводит к инъекции нескольких носителей (в данном случае дырок) из p - базы в область n дрейфа. В результате в зоне дрейфа N образуется проводящая канава, которая позволяет току течь между коллектором и эмиттером.

Формирование канала электропроводности происходит из - за модуляции электрического поля в области p - базы. Электрическое поле уменьшает ширину зоны истощения между P - базой и зоной дрейфа N, позволяя инъекционным отверстиям достигать зоны дрейфа N. Этот процесс называется модуляционным эффектом проводимости.

Эффект модуляции проводимости является значительным преимуществом IGBT по сравнению с традиционным MOSFET. Это позволяет IGBT обрабатывать высокую плотность тока без чрезмерного падения напряжения. В результате IGBT может работать на более высоком уровне мощности, сохраняя при этом характеристики низкого насыщенного напряжения, аналогичные BJT.

При отключении IGBT напряжение сетки устанавливается на нулевом или отрицательном уровне. Это приводит к расширению зоны истощения, препятствуя инъекции нескольких носителей в область n дрейфа. В результате канал электропроводности прерывается, и IGBT проявляется как выключатель, блокирующий ток между коллектором и эмиттером.

Способность IGBT быстро переключаться между проводящим и конечным состояниями делает его подходящим для приложений, требующих высокочастотного переключения, таких как управление двигателем и преобразование мощности. IGBT обеспечивает преимущества высокого входного сопротивления и быстрой скорости переключения, аналогичной MOSFET, а также обеспечивает низкое напряжение насыщения и пропускную способность тока BJT.

Короче говоря, структура и принцип работы IGBT включают модуляцию области P - базы через электрическое поле, генерируемое напряжением сетки. Эта модуляция позволяет использовать IGBT в качестве переключателя с низким сопротивлением в проводном состоянии и выключателя в выключенном состоянии. Эффект модуляции проводимости позволяет IGBT обрабатывать высокие токи, сохраняя при этом низкое падение напряжения, что делает его ключевым компонентом в электрических электронных приложениях.

Функции IGBT

Переключатели мощности: Одной из основных функций IGBT является переключение мощности в различных приложениях. Он может обрабатывать высокое напряжение и высокий ток и подходит для управления потоком мощности в таких системах, как привод двигателя, системы возобновляемой энергии и мощное промышленное оборудование.

Увеличение: IGBT также может использоваться в качестве усилителя в аудио - и радиочастотных (RF) приложениях. Прилагая небольшие сигналы к сеточным зажимам, IGBT может увеличить их до более высокого уровня мощности, позволяя им управлять динамиками или передавать сигналы на большие расстояния.

Широтно - импульсная модуляция (PWM): IGBT широко используется в технологии PWM для управления средней мощностью, доставляемой к нагрузке. Благодаря быстрому переключателю IGBT можно регулировать коэффициент заполнения, чтобы регулировать выход мощности. PWM обычно используется для управления двигателем, бесперебойного питания (UPS) и регулируемых приводов.

Регулирование напряжения и тока: IGBT обладает способностью обрабатывать высокое напряжение и высокий уровень тока, что имеет решающее значение для регулировки напряжения и тока в энергосистеме. Они помогают поддерживать стабильный уровень напряжения, предотвращать перегрузки и защищать чувствительные компоненты от повреждений.

Ссылка: Глобальный дефицит IGBT   ( https://www.nevsemi.com/blog/global-igbt-shortage-cause-future-outlook )

Выводы

Короче говоря, биполярные транзисторы с изоляционной решеткой (IGBT) обладают способностью обрабатывать высокое напряжение и высокий ток и являются ключевыми компонентами в электроэлектронике. Уникальное сочетание характеристик MOSFET и BJT обеспечивает высокоэффективные переключатели мощности, усиление, управление PWM и регулирование напряжения / тока в широком спектре применений. Понимание функций и операций IGBT имеет решающее значение для инженеров и техников в области электроэлектроники.