Co to jest tranzystor IGBT?

Równolegle z badaniem właściwości półprzewodnikównastąpiła również poprawa technologii wytwarzania na ich podstawie urządzeń. Stopniowo pojawiały się nowe elementy o dobrej wydajności. Pierwszy tranzystor IGBT pojawił się w 1985 roku i łączył unikalne właściwości struktur bipolarnych i polowych. Jak się okazało, te dwa znane wówczas typy przyrządów półprzewodnikowych mogą się dobrze "dogadać". To oni stworzyli konstrukcję, która stała się innowacyjna i stopniowo zdobywała ogromną popularność wśród projektantów układów elektronicznych. Sam skrót IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) mówi o stworzeniu obwodu hybrydowego opartego na tranzystorach bipolarnych i polowych. Jednocześnie możliwość pracy z dużymi prądami w obwodach mocy jednej konstrukcji połączono z wysoką impedancją wejściową innej.

Współczesny IGBT różni się od jegopoprzednik. Faktem jest, że technologia ich produkcji stopniowo się poprawiała. Od czasu pojawienia się pierwszego elementu o takiej strukturze jego główne parametry zmieniły się na lepsze:

• Przełączane napięcie wzrosło z 1000V do 4500V.Umożliwiło to stosowanie modułów mocy podczas pracy w obwodach wysokiego napięcia. Dyskretne elementy i moduły stały się bardziej niezawodne w pracy z indukcyjnością w obwodzie mocy i lepiej chronione przed szumem impulsowym.
• Wzrósł prąd przełączany dla elementów dyskretnychdo 600A dyskretnie i do 1800A modułowo. Umożliwiło to przełączanie obwodów prądowych dużej mocy i wykorzystanie tranzystora IGBT do pracy z silnikami, grzejnikami, różnymi instalacjami przemysłowymi itp.
• Spadek napięcia w stanie przewodzenia spadł do 1 V. Pozwoliło to zmniejszyć powierzchnię grzejników rozpraszających ciepło i jednocześnie zmniejszyć ryzyko awarii w wyniku przebicia termicznego.
• Częstotliwość kluczowania w nowoczesnych urządzeniachosiąga 75 Hz, co pozwala na wykorzystanie ich w innowacyjnych schematach sterowania napędem elektrycznym. W szczególności są z powodzeniem stosowane w przetwornicach częstotliwości. Urządzenia takie wyposażone są w kontroler PWM współpracujący z modułem, którego głównym elementem jest tranzystor IGBT. Przetwornice częstotliwości stopniowo zastępują tradycyjne schematy sterowania napędem elektrycznym.
• Wydajność urządzenia również znacznie wzrosła.Współczesne tranzystory IGBT mają di / dt = 200μs. Odnosi się to do czasu potrzebnego na włączenie / wyłączenie. W porównaniu do pierwszych próbek wydajność wzrosła pięciokrotnie. Wzrost tego parametru wpływa na możliwą częstotliwość przełączania, co jest istotne przy pracy z urządzeniami realizującymi zasadę sterowania PWM.

Poprawiono również obwody elektroniczne,który sterował tranzystorem IGBT. Głównymi wymaganiami, jakie zostały im narzucone, było zapewnienie bezpiecznego i niezawodnego załączania urządzenia. Muszą uwzględniać wszystkie słabości tranzystora, w szczególności jego „strach” przed przepięciem i elektrycznością statyczną.