Силовые транзисторы

преобразователь конденсатор диод транзистор

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistors) - полностью управляемый полупроводниковый прибор, в основе которого трёхслойная структура. Его включение и выключение осуществляются подачей и снятием положительного напряжения между затвором и истоком. На рисунке 1 приведено условное обозначение IGBT.

Рисунок 1 - Условное обозначение IGBT

Коммерческое использование IGBT началось с 80-х годов и уже претерпела четыре стадии своего развития.поколение IGBT (1985 г.): предельные коммутируемые напряжения 1000В и токи 200 А в модульном и 25 А в дискретном исполнении, прямые падения напряжения в открытом состоянии 3,0-3,5 В, частоты коммутации до 5 кГц (время включения/выключения около 1 мкс).поколение (1991 г.): коммутируемые напряжения до 1600 В, токи до 500 А в модульном и 50 А в дискретном исполнении; прямое падение напряжения 2,5-3,0 В, частота коммутации до 20 кГц ( время включения/ выключения около 0,5 мкс).поколение (1994 г.): коммутируемое напряжение до 3500 В, токи 1200 А в модульном исполнении. Для приборов с напряжением до 1800 В и токов до 600 А прямое падение напряжения составляет 1,5-2,2 В, частоты коммутации до 50 кГц (времена около 200 нс).поколение (1998 г.): коммутируемое напряжение до 4500 В, токи до 1800 А в модульном исполнении; прямое падение напряжения 1,0-1,5 В, частота коммутации до 50 кГц (времена около 200 нс).

Таким образом, IGBT имеет три внешних вывода: эмиттер, коллектор, затвор. Соединения эмиттера и стока (D), базы и истока (S) являются внутренними. Сочетание двух приборов в одной структуре позволило объединить достоинства полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включённом состоянии.

Схематичный разрез структуры IGBT показан на рисунке 2. Биполярный транзистор образован слоями p+ (эмиттер), n (база), p (коллектор); полевой - слоями n (исток), n+ (сток) и металлической пластиной (затвор). Слои p+ и p имеют внешние выводы, включаемые в силовую цепь. Затвор имеет вывод, включаемый в цепь управления. На рисунке 3, изображена структура IGBT IV поколения, выполненного по технологии "утопленного" канала (trench-gate technology), позволяющей исключить сопротивление между p-базами и уменьшить размеры прибора в несколько раз.

Рисунок 2 - Схематичный разрез структуры IGBT

Процесс включения IGBT можно разделить на два этапа: после подачи положительного напряжения между затвором и истоком происходит открытие полевого транзистора (формируется n - канал между истоком и стоком). Движение зарядов из области n в область p приводит к открытию биполярного транзистора и возникновению тока от эмиттера к коллектору.

Рисунок 3 - Структура IGBT IV поколения

В настоящее время транзисторы IGBT выпускаются, как правило, в виде модулей в прямоугольных корпусах с односторонним прижимом и охлаждением ("Mitsubishi", "Siemens", "Semikron" и др.) и таблеточном исполнении с двухсторонним охлаждением ("Toshiba Semiconductor Group"). Модули с односторонним охлаждением выполняются в прочном пластмассовом корпусе с паяными контактами и изолированным основанием. Все электрические контакты находятся в верхней части корпуса. Отвод тепла осуществляется через основание. Типовая конструкция модуля в прямоугольном корпусе показана на рисунке 4.

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Помехоустойчивое кодирование
Для помехоустойчивых блочных неравномерных кодов Nп>М. Это значит, что для передачи знаков сообщения используют лишь часть возможных последовательностей, составленных из m-ичных симв ...

Проект устройства IPS дисплея
Ежегодно в мире производятся тысячи устройств, передающий и принимающих информацию по беспроводным каналам, на базе этих устройств в свою очередь строятся новые сети, использующие та ...

Разработка тестопригодной микропроцессорной системы на базе микроконтроллера
Курсовой проект - самостоятельная комплексная работа, выполняемая учащимся на заключительном этапе изучения дисциплины «Техническая эксплуатация и ремонт ЭВС». Темой данного курсового ...

Основные разделы

2021 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru