Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами и используется в основном в качестве электронного переключателя. Он характеризуется быстрым переключением и высокой эффективностью, что делает его необходимым компонентом в современных приборах, таких как ламповые балласты, электромобили и частотно-регулируемые приводы (ЧРП).
Его способность быстро включаться и выключаться делает его применимым в усилителях для обработки сложных волновых паттернов с широтно-импульсной модуляцией. IGBT объединяет характеристики полевых МОП-транзисторов и BJT для достижения высокого тока и емкости с низким напряжением насыщения соответственно. Он объединяет изолированный затвор с использованием полевого транзистора (FET) для получения управляющего входа.
Символ IGBT
Усиление IGBT вычисляется по отношению его выходного сигнала к его входному сигналу. В обычных BJT степень усиления (β) равна отношению его выходного тока к входному току.
IGBT имеет очень низкое значение сопротивления включенного состояния (RON), чем MOSFET. Это означает, что падение напряжения (I 2 R) на биполярном для конкретной операции переключения очень низкое. Действие прямого блокирования IGBT аналогично действию MOSFET.
Когда IGBT используется в качестве управляемого переключателя в статическом состоянии, его номинальные значения тока и напряжения равны значениям BJT. Напротив, изолированный затвор в IGBT упрощает управление зарядом BJT и, следовательно, требует меньше энергии.
IGBT включается или выключается в зависимости от того, была ли активирована или деактивирована его управляющая клемма. Постоянная положительная разность потенциалов между затвором и эмиттером поддерживает IGBT во включенном состоянии. Когда входной сигнал удаляется, IGBT выключается.
Принцип работы IGBT
IGBT требует только небольшое напряжение для поддержания проводимости в устройстве, в отличие от BJT. IGBT является однонаправленным устройством, то есть он может включаться только в прямом направлении. Это означает, что ток течет от коллектора к эмиттеру в отличие от полевых МОП-транзисторов, которые являются двунаправленными.
Приложения IGBT
IGBT используется в средне- и сверхвысокой мощности, например, в тяговом двигателе. В больших IGBT возможно работать с высоким током в диапазоне сотен ампер и напряжением блокировки до 6 кВ.
IGBT также используются в силовых электронных устройствах, таких как преобразователи, инверторы и другие приборы, где необходима твердотельная коммутация. Биполяры доступны с высоким током и напряжением. Однако скорость их переключения низкая. Напротив, МОП-транзисторы имеют высокие скорости переключения, хотя они и дороги.