Gotovo svaka moderna osoba barem je čula da se tranzistori široko koriste u raznim elektroničkim i električnim uređajima. Stručnjaci za elektroniku znaju da su tranzistori podijeljeni na bipolarne i poljske. Glavna razlika između njih dvije je ta što se bipolarni tranzistori pokreću strujom koja napaja se na njihovu bazu, dok se poljske napajaju naponom čiji se potencijal primjenjuje na njihova vrata elementi.
Postoji i druga vrsta tranzistora koja je razvijena krajem 70-ih. prošlog stoljeća i naziva se IGBT. Ovaj poluvodički uređaj kombinira osnovne karakteristike bipolarnog tranzistora i tranzistora s efektom polja: po strukturi je sličan bipolarnom uređaju, ali je pod nadzorom napona. Ovo zanimljivo svojstvo postiže se činjenicom da su vrata kao upravljačka elektroda izvedena izolirano.
IGBT struktura
S gledišta svoje unutarnje strukture, IGBT je izrađen kao kompozitna struktura i kombinacija je tranzistora s poljskim efektom i bipolarnog tranzistora. Bipolarni dio strukture preuzima funkcije snage, dok element polja provodi kontrolne funkcije. Imena dviju elektroda posuđena su iz bipolarnog elementa: kolektor i emiter, a na polju - upravljačka elektroda naziva se vrata.
Oba glavna bloka strukture čine jedinstvenu cjelinu i međusobno su povezani kako je prikazano na slici 1. Iz toga proizlazi da se IGBT tranzistor može smatrati razvojem dobro poznatog Darlingtonovog kruga, izvedenog iz dva bipolarna tranzistora.
Prednosti
Shema interakcije njegovih glavnih blokova koji se koriste u IGBT elementima omogućuje uklanjanje jednog od glavni nedostaci snažnog bipolarnog tranzistora: relativno mali dobitak u Trenutno. Dakle, prilikom konstrukcije ključnih elemenata potrebna snaga upravljačkih krugova je znatno smanjena.
Korištenje bipolarne strukture u IGBT tranzistoru kao sila uklanja učinak zasićenja, što osjetno povećava njegovu brzinu odziva. Istodobno se povećava maksimalni radni napon, a gubitak snage u stanju smanjuje. Najnapredniji elementi ovog tipa preklapaju struje od stotina ampera, a radni napon doseže nekoliko tisuća volti na radnim frekvencijama do nekoliko desetaka kHz.
Dizajn i opseg IGBT tranzistora
U svom dizajnu, kao što slijedi sa slike 2, IGBT tranzistor ima tradicionalni dizajn, nosače izravna montaža na radijator, a također ne zahtijeva promjene u dizajnu i tehnologiji ugradnje energetskih krugova elektronika.
Podrazumijeva se da se IGBT-ovi mogu ugraditi u module. Primjer jednog od njih prikazan je na slici 3.
Područja fokusa IGBT aplikacija su:
- izvori impulsnog napajanja istosmjernom strujom;
- sustavi upravljanja električnim pogonom;
- izvori struje zavarivanja.
Uz konvencionalna i neprekidna napajanja razne opreme, IGBT tranzistori privlačni su za električni transport, jer omogućuju visoku preciznost kontrole vučnog napora i uklanjaju trzaje tipične za mehanički upravljane sustave kada pokret.