Čo je tranzistor IGBT?

Súbežne so štúdiom vlastností polovodičovdošlo k zlepšeniu technológie výroby zariadení založených na nich. Postupne sa objavili všetky nové prvky s dobrým výkonom. Prvý tranzistor IGBT sa objavil v roku 1985 a kombinoval jedinečné vlastnosti bipolárnej a poľnej štruktúry. Ako sa ukázalo, tieto dva typy polovodičových zariadení, ktoré boli v tom čase známe, by sa mohli spolu „dobre dostať“. Vytvorili štruktúru, ktorá sa stala inovatívnou a postupne získala obrovskú popularitu medzi vývojármi elektronických obvodov. Samotná skratka IGBT (Izolované hradlové bipolárne tranzistory) sa týka vytvorenia hybridného obvodu založeného na tranzistoroch s bipolárnym a poľným efektom. Súčasne bola schopnosť pracovať s vysokými prúdmi v silových obvodoch jednej štruktúry kombinovaná s vysokým vstupným odporom druhej.

Moderný tranzistor IGBT sa líši od jehopredchodca. Faktom je, že technológia ich výroby sa postupne zlepšovala. Od vzniku prvého prvku s takou štruktúrou sa jeho hlavné parametre zmenili k lepšiemu:

• Spínacie napätie sa zvýšilo z 1 000 na 4500 V.To umožnilo použitie výkonových modulov pri práci vo vysokonapäťových obvodoch. Diskrétne prvky a moduly sa stali spoľahlivejšími pri práci s indukčnosťou v silovom obvode a chránenej pred impulzným šumom.
• Spínaný prúd pre diskrétne prvky sa zvýšildo 600A v diskrétnom prevedení a do 1800A v modulárnom prevedení. To umožnilo prepínanie prúdových obvodov s vysokým výkonom a použitie tranzistora IGBT na prácu s motormi, ohrievačmi, rôznymi priemyselnými inštaláciami atď.
• Priamy pokles napätia v otvorenom stave klesol na 1V. To umožnilo zmenšiť plochu chladičov tepla a súčasne znížiť riziko poruchy tepelným zlyhaním.
• Spínacia frekvencia v moderných zariadeniachdosahuje 75 Hz, čo umožňuje ich použitie v inovatívnych obvodoch riadenia pohonu. Najmä sa úspešne používajú vo frekvenčných meničoch. Takéto zariadenia sú vybavené regulátorom PWM, ktorý pracuje v spojení s modulom, ktorého hlavným prvkom je tranzistor IGBT. Frekvenčné meniče postupne nahrádzajú tradičné obvody riadenia pohonu.
• Výkon zariadenia sa tiež výrazne zvýšil.Moderné IGBT majú di / dt = 200μs. Vzťahuje sa to na čas potrebný na aktiváciu / deaktiváciu. V porovnaní s prvými vzorkami sa výkon zvýšil päťkrát. Zvýšenie tohto parametra ovplyvňuje možnú spínanú frekvenciu, ktorá je dôležitá pri práci so zariadeniami, ktoré implementujú princíp riadenia PWM.

Vylepšené a elektronické obvody,ktoré riadili tranzistor IGBT. Hlavnými požiadavkami, ktoré sa na ne vzťahujú, sú zabezpečenie bezpečného a spoľahlivého prepínania zariadení. Musia zohľadniť všetky slabosti tranzistora, najmä jeho „strach“ z prepätia a statickej elektriny.