IGBT 트랜지스터
격리된 게이트가 있는 바이폴라 트랜지스터는 비교적 최근에 등장한 새로운 유형의 능동 소자입니다. 입력 특성은 전계 효과 트랜지스터의 입력 특성과 유사하고 출력 특성은 바이폴라의 출력 특성과 유사합니다.
문헌상으로는 이 소자를 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)라고 하는데... 속도면에서는 월등히 월등하다. 바이폴라 트랜지스터... 대부분의 경우 IGBT 트랜지스터는 켜짐 시간이 0.2 - 0.4 μs이고 꺼짐 시간이 0.2 - 1.5 μs이고 전환 전압이 3.5 kV에 도달하고 전류가 1200 A인 전원 스위치로 사용됩니다. .
IGBT-T 트랜지스터는 고전압 변환 회로의 사이리스터를 대체하고 질적으로 더 나은 특성을 가진 펄스 보조 전원 공급 장치를 생성할 수 있게 합니다. IGBT-T 트랜지스터는 전기 모터를 제어하기 위한 인버터, 전압이 1kV 이상이고 전류가 수백 암페어인 고전력 연속 전력 시스템에서 널리 사용됩니다.어느 정도 이것은 수백 암페어의 전류에서 온 상태에서 트랜지스터 양단의 전압 강하가 1.5 ~ 3.5V 범위에 있기 때문입니다.
IGBT 트랜지스터의 구조(그림 1)에서 알 수 있듯이 pn-p 트랜지스터가 n채널 MOS 트랜지스터에 의해 제어되는 다소 복잡한 장치입니다.
IGBT 트랜지스터의 컬렉터 (그림 2, a)는 VT4 트랜지스터의 이미 터입니다. 게이트에 양의 전압이 가해지면 트랜지스터 VT1에는 전기 전도성 채널이 있습니다. 이를 통해 IGBT 트랜지스터의 이미 터 (VT4 트랜지스터의 컬렉터)는 VT4 트랜지스터의베이스에 연결됩니다.
이로 인해 완전히 잠금이 해제되고 IGBT 트랜지스터의 컬렉터와 이미 터 사이의 전압 강하가 VT1 트랜지스터의 전압 강하 Usi와 합산 된 VT4 트랜지스터의 이미 터 접합의 전압 강하와 같아집니다.
온도가 증가함에 따라 p-n 접합의 전압 강하가 감소하기 때문에 특정 전류 범위에서 잠금 해제된 IGBT 트랜지스터의 전압 강하는 음의 온도 계수를 가지며 이는 고전류에서 양수가 됩니다. 따라서 IGBT 양단의 전압 강하는 다이오드(VT4 이미터)의 임계 전압 아래로 떨어지지 않습니다.
쌀. 2. IGBT 트랜지스터의 등가 회로(a)와 자국(b) 및 외국(c) 문헌의 기호
IGBT 트랜지스터에 인가되는 전압이 증가함에 따라 VT4 트랜지스터의 베이스 전류를 결정하는 채널 전류가 증가하는 반면 IGBT 트랜지스터 양단의 전압 강하는 감소합니다.
트랜지스터 VT1이 잠기면 트랜지스터 VT4의 전류가 작아져 잠긴 것으로 간주할 수 있습니다. 눈사태 고장이 발생할 때 사이리스터의 일반적인 작동 모드를 비활성화하기 위해 추가 계층이 도입되었습니다. 버퍼층 n + 및 넓은 베이스 영역 n-은 p — n — p 트랜지스터의 전류 이득을 감소시킵니다.
켜고 끄는 일반적인 그림은 전하 캐리어의 이동도, 구조에 존재하는 p — n — p 및 n — p — n 트랜지스터의 전류 전달 계수, 저항의 변화에 변화가 있기 때문에 매우 복잡합니다. 지역 등 . 원칙적으로 IGBT 트랜지스터는 선형 모드에서 작동하는 데 사용할 수 있지만 주로 키 모드에서 사용됩니다.
이 경우 스위치 전압의 변화는 그림 1과 같은 곡선으로 특징지어집니다.
쌀. 3. IGBT 트랜지스터의 전압 강하 Uke와 전류 Ic의 변화
쌀. 4. IGBT형 트랜지스터의 등가도(a)와 그 전류-전압 특성(b)
연구에 따르면 대부분의 IGBT 트랜지스터의 경우 켜짐 및 꺼짐 시간이 0.5 ~ 1.0μs를 초과하지 않는 것으로 나타났습니다. 추가 외부 구성 요소의 수를 줄이기 위해 IGBT 트랜지스터에 다이오드를 도입하거나 여러 구성 요소로 구성된 모듈을 생산합니다(그림 5, a-d).
쌀. 5. IGBT-트랜지스터 모듈의 기호: a — MTKID; b — MTKI; c — M2TKI; d — MDTKI
IGBT 트랜지스터의 기호는 다음과 같습니다. 문자 M - 전위가 없는 모듈(베이스가 절연됨); 2 — 키 수 문자 TCI — 절연 덮개가 있는 양극성; DTKI — 절연 게이트가 있는 다이오드/바이폴라 트랜지스터; TCID — 바이폴라 트랜지스터/절연 게이트 다이오드; 숫자: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 — 최대 전류; 숫자: 1, 2, 5, 6, 10, 12 - 컬렉터와 이미 터 Uke 사이의 최대 전압(* 100V). 예를 들어 MTKID-75-17 모듈의 UKE = 1700V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5V, PKmax = 625W입니다.
기술 과학 박사, L.A. Potapov 교수