Fast jeder moderne Mensch hat zumindest gehört, dass Transistoren in verschiedenen elektronischen und elektrischen Geräten weit verbreitet sind. Experten in der Elektronik wissen, dass Transistoren in Bipolar und Feld unterteilt sind. Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass Bipolartransistoren von einem Strom angetrieben werden, der wird an ihre Basis geliefert, während die Feldspannungen durch Spannung versorgt werden, deren Potential an das Gate von diesen angelegt wird Elemente.
Es gibt auch einen anderen Transistortyp, der Ende der 70er Jahre entwickelt wurde. letztes Jahrhundert und heißt IGBT. Diese Halbleitervorrichtung kombiniert die grundlegenden Eigenschaften eines Bipolartransistors und eines Feldeffekttransistors: Sie ähnelt in ihrer Struktur einer Bipolare Vorrichtung, ist jedoch spannungsgesteuert. Diese interessante Eigenschaft wird dadurch erreicht, dass das Gate als Steuerelektrode isoliert ist.
IGBT-Struktur
Unter dem Gesichtspunkt seiner internen Struktur besteht der IGBT aus einer Verbundstruktur und ist eine Kombination aus einem Feldeffekttransistor und einem Bipolartransistor. Der bipolare Teil der Struktur übernimmt die Potenzfunktionen, während das Feldelement die Steuerfunktionen implementiert. Die Namen von zwei Elektroden sind dem bipolaren Element entlehnt: dem Kollektor und dem Emitter, und auf dem Feld wird die Steuerelektrode als Gate bezeichnet.
Beide Hauptblöcke der Struktur bilden ein einziges Ganzes und sind wie in Abbildung 1 dargestellt miteinander verbunden. Daraus folgt, dass der IGBT-Transistor als Entwicklung der bekannten Darlington-Schaltung betrachtet werden kann, die aus zwei Bipolartransistoren implementiert ist.
Leistungen
Das Interaktionsschema seiner Hauptblöcke, die in IGBT-Elementen verwendet werden, ermöglicht die Eliminierung eines der Die Hauptnachteile eines leistungsstarken Bipolartransistors: eine relativ geringe Verstärkung in aktuell. Somit wird beim Aufbau von Schlüsselelementen die erforderliche Leistung der Steuerschaltungen erheblich reduziert.
Die Verwendung in einem IGBT-Transistor als Kraftteil der bipolaren Struktur eliminiert den Sättigungseffekt, der seine Reaktionsgeschwindigkeit merklich erhöht. Gleichzeitig steigt die maximale Betriebsspannung an und der Leistungsverlust im eingeschalteten Zustand nimmt ab. Die fortschrittlichsten Elemente dieses Typs schalten Ströme von Hunderten von Ampere, und die Betriebsspannung erreicht mehrere tausend Volt bei Betriebsfrequenzen bis zu mehreren zehn kHz.
Aufbau und Umfang des IGBT-Transistors
In seinem Design, wie aus Abbildung 2 hervorgeht, hat der IGBT-Transistor ein traditionelles Design, unterstützt direkte Montage an einem Kühler und erfordert auch keine Änderungen in der Konstruktion und Installationstechnologie von Stromkreisen Elektronik.
Es versteht sich von selbst, dass IGBTs in Module integriert werden können. Ein Beispiel für eines davon ist in Abbildung 3 dargestellt.
Die Schwerpunkte von IGBT-Anwendungen sind:
- Impulsquellen der Stromversorgung mit Gleichstrom;
- elektrische Antriebssteuerungssysteme;
- Schweißstromquellen.
Neben konventionellen und unterbrechungsfreien Stromversorgungen verschiedener Geräte sind IGBT-Transistoren für den elektrischen Transport attraktiv, weil ermöglichen eine hochpräzise Kontrolle der Zugkraft und beseitigen die für mechanisch gesteuerte Systeme typischen Rucke, wenn Bewegung.