Gandrīz jebkurš mūsdienu cilvēks vismaz ir dzirdējis, ka tranzistori tiek plaši izmantoti dažādās elektroniskajās un elektriskajās ierīcēs. Elektronikas eksperti zina, ka tranzistori ir sadalīti bipolāros un lauka. Galvenā atšķirība starp abiem ir tā, ka bipolāros tranzistorus vada strāva tiek piegādāts to pamatnei, bet lauka - ar spriegumu, kura potenciāls tiek piemērots šo vārtu vārtiem elementi.
Ir arī cita veida tranzistori, kas tika izstrādāti 70. gadu beigās. pagājušajā gadsimtā, un to sauc par IGBT. Šī pusvadītāju ierīce apvieno bipolārā tranzistora un lauka efekta tranzistora galvenās īpašības: tā pēc struktūras ir līdzīga bipolārai ierīcei, bet tiek kontrolēta ar spriegumu. Šis interesantais īpašums tiek sasniegts, pateicoties tam, ka vārti kā vadības elektrods tiek padarīti izolēti.
IGBT struktūra
No iekšējās struktūras viedokļa IGBT tiek veidots kā salikta struktūra, un tā ir lauka tranzistora un bipolārā tranzistora kombinācija. Struktūras bipolārā daļa pārņem jaudas funkcijas, savukārt lauka elements īsteno vadības funkcijas. Divu elektrodu nosaukumi tiek aizņemti no bipolārā elementa: kolektora un izstarotāja, un saskaņā ar lauku vadības elektrodu sauc par vārtiem.
Abi struktūras galvenie bloki veido vienotu veselumu un ir savstarpēji saistīti, kā parādīts 1. attēlā. No tā izriet, ka IGBT tranzistoru var uzskatīt par labi pazīstamās Darlingtonas ķēdes attīstību, kas realizēta no diviem bipolāriem tranzistoriem.
Ieguvumi
IGBT elementos izmantoto galveno bloku mijiedarbības shēma ļauj novērst vienu no galvenie jaudīgā bipolārā tranzistora trūkumi: salīdzinoši neliels pieaugums strāva. Tādējādi, veidojot galvenos elementus, vadības ķēžu nepieciešamā jauda tiek ievērojami samazināta.
Bipolāras struktūras izmantošana IGBT tranzistorā kā spēks novērš piesātinājuma efektu, kas ievērojami palielina tā reakcijas ātrumu. Tajā pašā laikā palielinās maksimālais darba spriegums un samazinās strāvas zudums stāvoklī. Vismodernākie šāda veida elementi pārslēdz simtiem ampēru strāvu, un darba spriegums sasniedz vairākus tūkstošus voltu pie darba frekvencēm līdz vairākiem desmitiem kHz.
IGBT tranzistora dizains un darbības joma
Pēc tā konstrukcijas, kā izriet no 2. attēla, IGBT-tranzistoram ir tradicionāls dizains, balsti tieša montāža uz radiatora, kā arī neprasa izmaiņas strāvas ķēžu projektēšanā un uzstādīšanas tehnoloģijā elektronika.
Pats par sevi saprotams, ka IGBT var iekļaut moduļos. Viena no tām piemērs ir parādīts 3. attēlā.
IGBT tranzistora fokusa jomas ir:
- impulsa avota barošanas avoti ar līdzstrāvu;
- elektriskās piedziņas vadības sistēmas;
- metināšanas strāvas avoti.
Līdztekus dažādu iekārtu parastajiem un nepārtrauktās barošanas avotiem IGBT tranzistori ir pievilcīgi elektrotransportam, jo ļautu ļoti precīzi kontrolēt vilcējspēku un novērst rāvienus, kas raksturīgi mehāniski kontrolētām sistēmām, kad kustība.