IGBT adalah bentuk pendek Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi, gabungan Bipolar Junction Transistor (BJT) dan transistor kesan Medan oksida Logam (MOS-FET). Ini adalah alat semikonduktor yang digunakan untuk menukar aplikasi yang berkaitan.
Oleh kerana IGBT adalah gabungan MOSFET dan Transistor, ia mempunyai kelebihan kedua-dua transistor dan MOSFET. MOSFET mempunyai kelebihan kelajuan pensuisan tinggi dengan impedans tinggi dan di sisi lain BJT mempunyai kelebihan voltan tinggi dan tepu rendah, kedua-duanya terdapat dalam transistor IGBT. IGBT adalah semikonduktor terkawal voltan yang membolehkan arus pemancar pengumpul besar dengan pemacu arus gerbang hampir sifar
Seperti yang telah dibincangkan, IGBT mempunyai kelebihan kedua-dua MOSFET dan BJT, IGBT mempunyai pintu bertebat yang sama seperti MOSFET biasa dan ciri pemindahan output yang sama. Walaupun, BJT adalah peranti terkawal semasa tetapi untuk IGBT, kawalan bergantung pada MOSFET, oleh itu ia adalah peranti terkawal voltan, setara dengan MOSFET standard.
Litar dan Simbol Setara IGBT
Dalam gambar di atas, litar setara IGBT ditunjukkan. Struktur litar yang sama digunakan di Darlington Transistor di mana dua transistor disambungkan dengan cara yang sama. Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, IGBT menggabungkan dua peranti, saluran N MOSFET dan transistor PNP. Saluran N MOSFET menggerakkan transistor PNP. Pin keluar BJT standard termasuk Pemungut, Pemancar, Pangkalan dan pin keluar MOSFET standard merangkumi Gerbang, Saliran dan Sumber. Tetapi dalam kes Pin transistor IGBT, itu adalah Gerbang, yang berasal dari saluran N-MOSFET dan Pemungut dan Pemancar berasal dari transistor PNP.
Dalam transistor PNP, pengumpul dan pemancar adalah jalur konduksi dan apabila IGBT dihidupkan, ia dijalankan dan membawa arus melaluinya. Laluan ini dikendalikan oleh saluran N MOSFET.
Dalam kes BJT, kami mengira keuntungan yang dilambangkan sebagai Beta (
Pada gambar di atas, simbol IGBT ditunjukkan. Seperti yang kita lihat, simbol tersebut merangkumi bahagian pemancar pemungut Transistor dan bahagian gerbang MOSFET. Ketiga-tiga terminal ditunjukkan sebagai Gate, pengumpul dan Emitter.
Semasa dalam menjalankan atau menukar mod ' ON ' aliran arus dari pemungut ke pemancar. Perkara yang sama berlaku untuk transistor BJT. Tetapi dalam kes IGBT ada Gate bukannya base. Perbezaan antara Gate voltan Pemancar dipanggil sebagai Vge dan perbezaan voltan di antara pengumpul untuk pemancar dipanggil sebagai VCE.
The pemancar semasa (Ie) adalah hampir sama dengan arus pengumpul (Ic), Ie = Ic. Oleh kerana aliran arus relatif sama pada pengumpul dan pemancar, maka Vce sangat rendah.
Ketahui lebih lanjut mengenai BJT dan MOSFET di sini.
Aplikasi IGBT:
IGBT digunakan terutamanya dalam aplikasi berkaitan Daya. Kuasa standard BJT mempunyai sifat tindak balas yang sangat perlahan sedangkan MOSFET sesuai untuk aplikasi beralih pantas, tetapi MOSFET adalah pilihan yang mahal di mana penarafan semasa yang lebih tinggi diperlukan. IGBT sesuai untuk menggantikan power BJT dan Power MOSFET.
Juga, IGBT menawarkan rintangan 'ON' yang lebih rendah berbanding dengan BJT dan kerana sifat ini, IGBT adalah kecekapan terma dalam aplikasi berkaitan kuasa tinggi.
Aplikasi IGBT sangat luas dalam bidang elektronik. Kerana rintangan rendah, penarafan arus yang sangat tinggi, kelajuan pensuisan tinggi, pemacu sifar gerbang, IGBT digunakan dalam kawalan motor berkuasa tinggi, Penyongsang, bekalan kuasa mod suis dengan kawasan penukaran frekuensi tinggi.
Pada gambar di atas, aplikasi peralihan asas ditunjukkan menggunakan IGBT. The RL, adalah beban rintangan berkaitan di seluruh pemancar IGBT untuk tanah. Perbezaan voltan di seluruh beban dilambangkan sebagai VRL. Beban juga boleh menjadi induktif. Dan di sebelah kanan litar yang berbeza ditunjukkan. Beban disambungkan ke seluruh pemungut di mana sebagai perintang perlindungan semasa disambungkan ke pemancar. Arus akan mengalir dari pemungut ke pemancar dalam kedua-dua kes tersebut.
Sekiranya berlaku BJT, kita perlu membekalkan arus berterusan di seluruh pangkal BJT. Tetapi sekiranya IGBT, sama seperti MOSFET, kita perlu memberikan voltan berterusan di seluruh pintu dan ketepuan dikekalkan dalam keadaan tetap.
Pada kes kiri, perbezaan voltan, VIN yang merupakan perbezaan potensi Input (gerbang) dengan Ground / VSS, mengawal arus keluaran yang mengalir dari pemungut ke pemancar. Perbezaan voltan antara VCC dan GND hampir sama pada beban.
Pada litar sebelah kanan, arus yang mengalir melalui beban bergantung pada voltan yang dibahagi dengan nilai RS.
I RL2 = V IN / R S
The Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) boleh dihidupkan ' ON ' dan ' OFF ' dengan mengaktifkan pintu pagar. Sekiranya kita membuat gerbang lebih positif dengan menerapkan voltan di pintu gerbang, pemancar IGBT akan menjaga IGBT dalam keadaan " ON " dan jika kita membuat pintu gerbang negatif atau sifar menolak, IGBT akan tetap dalam keadaan " MATI ". Ia sama seperti menukar BJT dan MOSFET.
Ciri Keluk dan Pemindahan IGBT IV
Dalam gambar di atas, ciri IV ditunjukkan bergantung pada voltan gerbang yang berbeza atau Vge. The X paksi Menandakan pengumpul pemancar voltan atau VCE dan Y paksi Menandakan arus pengumpul. Semasa keadaan mati arus yang mengalir melalui pemungut dan voltan pintu adalah sifar. Apabila kita menukar voltan Vge atau gerbang, peranti masuk ke kawasan aktif. Voltan stabil dan berterusan merentasi gerbang memberikan aliran arus berterusan dan stabil melalui pemungut. Peningkatan Vge secara proporsional meningkatkan arus pemungut, Vge3> Vge2> Vge3. BV adalah voltan kerosakan IGBT.
Lengkung ini hampir sama dengan keluk pemindahan IV BJT, tetapi di sini Vge ditunjukkan kerana IGBT adalah peranti yang dikawal voltan.
Pada gambar di atas, ciri Transfer IGBT ditunjukkan. Ia hampir sama dengan PMOSFET. IGBT akan pergi ke keadaan " ON " setelah Vge lebih besar daripada nilai ambang bergantung pada spesifikasi IGBT.
Berikut adalah jadual perbandingan yang akan memberi kita gambaran yang adil mengenai perbezaan antara IGBT dengan POWER BJT dan Power MOSFET.
Ciri Peranti |
IGBT |
Kuasa MOSFET |
KUASA BJT |
Penarafan Voltan |
|||
Peringkat Semasa |
|||
Peranti input |
|||
Impedansi Input |
|||
Impedansi Keluaran |
|||
Kelajuan Beralih |
|||
Kos |
Dalam video seterusnya, kita akan melihat litar pensuisan transistor IGBT.